基于改进TLBO算法的刮板输送机伸缩机尾PID控制系统优化

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基于PID技术的工业自动控制系统的优化改进研究

基于PID技术的工业自动控制系统的优化改进研究作者：田苗史玉琴来源：《现代电子技术》2015年第13期摘要：随着我国计算机及电子技术的快速发展，使得工业自动控制水平得到大幅度提高。

然而，在实际的自动控制中，由于受到多种因素的共同影响，限制了自动化控制的进一步发展。

在此背景下，PID技术凭借结构简单、稳定性好及可靠性高的特点，在工业自动控制系统中得到广泛应用。

在此对工业自动控制系统中PID技术的应用做详细探讨，重点分析PID控制规律特点及其被控参数，最后参数的选定。

关键词： PID；工业自动控制系统；优化改进；控制算法中图分类号： TN876⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2015）13⁃0132⁃02Abstract： Since the rapid development of computer and electronic technology in China， the level of industrial automatic control has been improved greatly. In actual automatic control， further development of automatic control is limited by the influence of multi⁃factor. In this situation， PID technology with the advantages of simple structure， good stability and high reliability， has been widely used in industrial automatic control system. The application of PID technology in industry automatic control system is discussed in detail. Characteristics of PID control rule， the controlled parameters and the parameters′ selection are analyzed in emphasis.Keywords： PID； industrial automatic control system； optimized improvement； control algorithm0 引言自动化水平已成为现代化水平的重要标志之一，同时也经历了古典控制、现代控制及其智能控制三大阶段，并形成了完整的理论内容。

一种基于改进TLBO算法的PID控制器参数整定方法[发明专利]

专利名称：一种基于改进TLBO算法的PID控制器参数整定方法
专利类型：发明专利
发明人：罗志勇,郭旗,赵杰,杨美美,罗蓉,宦红伦,李学勤,韩冷申请号：CN201611243521.5
申请日：20161223
公开号：CN108241288A
公开日：
20180703
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于改进TLBO算法的PID控制器参数整定方法，包括以下步骤：S1、初始化参数，生成一个班级的学员群体并分组，根据每个学员的PID参数变量计算出适应度值，找出班级中的最优学员、班级平均成绩和各分组的最优学员、最差学员及平均成绩；S2、班级中每个学员根据所在小组平均成绩和班级最优学员之间的差异性进行学习；S3、根据生成随机数的大小，班级中每个学员选择自主学习或者选择与另一个随机学员之间的差异性进行学习；S4、各个小组的最差学员根据自己与该小组的最优学员之间的差异性进行学习；S5、若满足结束条件，则循环结束，输出最优的PID参数，若不满足，则返回S2。

申请人：重庆邮电大学
地址：400065 重庆市南岸区崇文路2号重庆邮电大学先进制造工程学院智能制造与信息化工程研究创新团队
国籍：CN
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基于改进PSO算法的电机控制系统PID参数优化

可以用 Vi (vi1, vi2 ,", viD ) ，表示第 i 个粒子的速度。算法采用以下公式对粒子的位置进行更新，即
Vi k+1 = ω×Vi k + c1 ×r1 ×(Pi k − Xi k ) + c2 ×r2 ×(Pg k − Xi k ) (2)
X i k +1 = X i k + Vi k +1
参数名称
参数值
参数名称
参数值
电机电感 La/mH 0.24
转动惯量 Jm/kg·m2
1.1×10-6
电机电阻 Ra/ Ω
2.32
粘滞摩擦系数 Fm/kg·m2·s-1
2.2×10-4
电动机的转矩常数 Cm/Nm·A-1
0.0232
电动势常数 Ce pNa/60a=9.00
首先建立电机的连续传递函数模型为[4]
基于上述认识，提出了一种改进的 PSO 算法，算法将粒子群中的粒子分别赋予不同的初始惯性权重。赋予较大惯性权重的粒子主要承担拓展搜索空间，赋予较小惯性权重的粒子主要承担在已经搜索到的最优区域里进行局部搜索的工作。这样对粒子群进行分组，避免了随着迭代次数的增长和调整惯性权重愈加困难的问题，较好地协调了算法的局部与全局搜索能力。
1) C(s) 的表达式为
式中
C(s) = Kp + Ki 1 + Kds
(4)
s
Kp,Ki,Kd —分别为 PID 控制器的比例、积分、
微分系数。 2) PID 控制器的输出为
u (t )
=
Kpe (t)
+
Ki
∫t
0
e(t

刮板输送机自动伸缩机尾的研究

134研究与探索Research and Exploration ·工艺流程与应用中国设备工程 2024.03 (下)1 前言煤炭是比较重要的能源，也是化工和冶金行业的重要原料。

有燃烧、气化、液化、焦化、流态化等用途。

如何合理、有效的开采使用煤炭资源极为重要。

我国目前是煤炭产量大国和消费大国，煤炭的高效安全生产是国民经济的重要保障，而如何高效安全的生产却离不开刮板输送机的先进技术。

我国绝大多数煤矿井下的综采工作面都使用采煤机开采，刮板输送机运输，液压支架支撑防护推移的方式进行采煤。

刮板输送机是非常重要的煤炭运输设备，而且是整个煤炭运输系统的起始点，其重要性无可替代。

另外，输送机还可为采煤机实现支撑和销轨配合的功能，采煤机可以自行行走；而对支架来说，若无输送机和其连接并互为支点，支架无法向前推进工作面，同时，刮板输送机也无法自行向前推进。

所以，刮板输送机自动伸缩机尾将会得到广泛的应用。

刮板输送机自动伸缩机尾的研究徐占强（中煤张家口煤矿机械有限责任公司；河北省高端智能矿山装备技术创新中心，河北张家口 076250）摘要：首先，针对伸缩机尾的工作原理和伸缩机尾架伸缩行程和伸缩机构推移力进行了研究，然后针对上翼板磨损严重导致后期维修困难、油缸护罩容易脱落的问题，对伸缩机尾的结构改进进行研究：活动压链块代替活动上翼板，改变油缸护罩的结构。

结果表明，活动压链块易更换，极大地提高了后期的维护效率；使用新的油缸护罩结构，极大地提高了油缸的寿命。

关键词：自动伸缩机尾；油缸护罩；行程；压链块中图分类号：TD528.3 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2024）03（下）-0134-032 自动伸缩机尾的工作原理及结构组成2.1 自动伸缩机尾的工作原理刮板机是综采工作面的主要设备之一，工作过程中，其负载大小会随采煤机的往复运动、截煤速度、支架推移等影响而不断变化，刮板链也随之时松时紧。

随着工作面长度的增加，刮板链松紧变化愈加明显：链条过松，链条不能与链轮顺利啮合或脱开，易堆积扭结，在封闭的底链道造成刮卡，导致非正常磨损断裂；链条过紧，运行阻力增大，设备启动困难，运行功率增大，零部件磨损加剧，使用寿命降低。

一种基于改进蝴蝶算法的选矿厂磨机pid控制器参数优化方法 -回复

一种基于改进蝴蝶算法的选矿厂磨机pid控制器参数优化方法-回复问题，并给出相关的示例和实证结果。

第一步：介绍改进蝴蝶算法和磨机PID控制器优化的背景和意义（200-300字）改进蝴蝶算法（Improved Butterfly Algorithm，IBA）是一种基于传统蝴蝶算法的改进型演化优化算法。

蝴蝶算法是一种基于仿生学原理的群体智能优化算法，其借鉴了蝴蝶在飞行过程中的感知和调节能力。

PID （Proportional-Integral-Derivative）控制器是一种常用的自动控制器，广泛应用于各行各业的控制系统中。

在选矿厂磨机的自动控制中，PID控制器对于提高生产效率和产品质量具有重要作用。

然而，磨机PID控制器的参数优化一直是一个具有挑战性的问题。

传统的优化方法往往基于数学模型或试错法，效率低且结果不稳定。

而基于改进蝴蝶算法的参数优化方法可以充分利用其自适应搜索和全局优化的特点，提高优化效率和优化结果的稳定性。

第二步：介绍选矿厂磨机PID控制器的参数优化问题和目标函数（300-400字）在选矿厂磨机的自动控制中，PID控制器的参数优化问题是如何确定合适的比例增益（Proportional Gain）、积分时间（Integral Time）和微分时间（Derivative Time）的取值，以使得控制系统能够更好地响应外部干扰和实现更稳定的控制。

优化目标函数的选定是参数优化的关键。

通常，我们可以选择最小化系统输出与期望输出之间的偏差（error）的综合性能指标作为目标函数。

常见的目标函数包括最小二乘误差、积分绝对误差和互信息熵等。

选择合适的目标函数取决于具体的应用场景和优化目标。

第三步：描述改进蝴蝶算法在参数优化中的应用原理和步骤（400-500字）改进蝴蝶算法以特定的目标函数为基础，使用一种具有自适应特性的优化策略进行参数搜索。

其主要步骤如下：1. 初始化优化过程：设置初始群体规模、迭代次数和控制器参数的范围等参数。

【CN209973472U】一种刮板输送机伸缩机尾【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920676955.7(22)申请日 2019.05.13(73)专利权人山西潞安安太机械有限责任公司地址 047100 山西省长治市上党区工业园区(72)发明人高保同　刘少兵　裴明轩　李怀志　王新枝　李翠玲　夏永虎　冯江涛　徐宸　付康杰　许秀　(74)专利代理机构太原高欣科创专利代理事务所(普通合伙) 14109代理人崔雪花　冷锦超(51)Int.Cl.B65G 19/18(2006.01)B65G 19/28(2006.01)(54)实用新型名称一种刮板输送机伸缩机尾(57)摘要一种刮板输送机伸缩机尾涉及煤层开采设备技术领域，具体为刮板输送机伸缩机尾的固定槽底板和固定槽中板分别与水平面形成2-4°的夹角，使固定槽中板与固定槽底板自机尾方向形成逐渐下降的缓坡；上机架中板和上机架底板分别与水平面形成16-18°的夹角，使上机架中板和上机架底板自机尾方向形成逐渐下降的缓坡；本实用新型通过采取提高固定槽中板与底板的坡度同时结合降低上机架中板和底板的弧度，来整体减缓刮板机机尾起坡坡度，使得刮板机机尾上机架中板与底板的使用寿命明显增加，同时能够配置使用体积以及功率更大的减速器与电机，扩大应用范围的同时，降低了使用成本，提高了经济效益。

权利要求书1页说明书3页附图3页CN 209973472 U 2020.01.21C N 209973472U权　利　要　求　书1/1页CN 209973472 U1.一种刮板输送机伸缩机尾，包括固定槽、上机架和伸缩油缸，所述的上机架与固定槽的上部滑动连接，所述固定槽和上机架分别与伸缩油缸相连接；所述的固定槽包括底部的固定槽底板和位于固定槽底板上方的固定槽中板，所述的上机架包括底部的上机架底板和位于上机架底板上方的上机架中板；其特征在于，所述的固定槽底板和固定槽中板分别与水平面形成2-4°的夹角，使固定槽中板与固定槽底板自机尾方向形成逐渐下降的缓坡；所述的上机架中板和上机架底板分别与水平面形成16-18°的夹角，使上机架中板和上机架底板自机尾方向形成逐渐下降的缓坡，所述的固定槽还包括水平垫板，所述固定槽底板和固定槽中板设置在所述水平垫板上，所述水平垫板上设置有固定导向板，所述固定导向板上设置有若干定位孔，用于对上机架进行固定。

重型刮板输送机可伸缩机尾的设计研究_李德军

DOI:10.13436/j.mkjx.2011.08.073
第 32 卷第 08 期 2011 年 08 月
煤矿机械 Coal Mine Machinery
Vol.32 No.08 Aug. 2011
重型刮板输送机可伸缩机尾的设计研究
李德军，张德林，袁进南（三一重型装备有限公司刮板机研究院，沈阳 110027）
着液压缸动作的准确性。表面上看，该液压系统张紧原理如图 1 所示，将刮板链垂度检测系统固定
属于开式系统，通过计算机的命令能很精确地调节在翼板的上方，用压力传感器来收集刮板链运行情
刮板机尾部的伸缩。但是该系统的数据采集装置固况的瞬时信息，然后将数据传输到 PM4 控制器再传
定在某一节刮板链上，整个数据采集系统要随着刮到远程计算机，同时在机尾处上方的液压支架上固
关键词：消弧；选线；谐振接地；煤矿电网中图分类号： TM712 文献标志码： B 文章编号： 1003 － 0794（2011）08 － 0132 － 04
Study on Incorporate Device of Arc-suppression and Fault Line Selection in Coal Mine Grid
综合分析美国 JOY 公司和德国 DBT 公司的可得的值与实际值有很大偏离，若不采取改进措施
伸缩机尾自动控制系统可知，两者均是利用压力和将难以达到理想效果。
电流信号，并通过电控箱对信号处理后，实现机尾 3 伸缩机尾控制系统的新构想
伸缩自动控制。由于液压缸油压和电机电流均与刮
链张紧力；另一种是依靠闭环自动控制系统调整链的实际压力值并和设定的压力值比较，如果油缸压

刮板输送机伸缩机尾电液控制系统的研制

ｌ３１２
ＡｌＲＥＦＮ７ — ＡＩＡＩｌＮ８Ｎ０
ＧＮＤ
ＧＮＤＡＩＮ９ＴＬＣｌ４５３
作者简介：汪爱明（９２一）１８，男，江苏南通人，中国矿业大学（北京）机电与信息工程学院在读研究生，研究方向：机械电子工程。
８８
维普资讯
２００８年第１期
１２１监测点的确定及传感器的选型．．
煤
炭
工
推移等经常发生变化；当链条的松紧变化超出了正常范围时，将严重影响输送机的正常运行及链条的使用寿命。对此，可采用可伸缩机尾的刮板输送机，从监测伸缩机尾的油缸压力人手，在机尾处配备电液控制系统来控制机尾的伸缩，达到在一定范围内控制运行中链条的张紧和松弛，使链条在运行时始终处于理想的状态的目的。
自缸压力
＋２１Ｖ
ＧＮ。
ＡＧＮＤ
三２Ｃ１ＡＣｌＩＥ９ＮＬ８ｌＫＣｐ
ＡＩＤＩ１Ｎ３ＡＴ７
ＡＩ４ＮＤＡＴＯｌ６
ｌ４ＡＩ６ＲＥＦＮ＋
．．．．．．．
— — —
ｐ
ＺＡｌＮ５
ＣＳｌ５
活塞位置的监测：选择活塞在油缸中行走的两个极限位
信号的数字化；活塞位置信号经光隔，进人单片机中断口。
采样电路如图３所示。
Ｕ２ＡＶＣＣ
置作为位置的监测点；若活塞走到极限位置，感器发出信传
ＪＰ１
．
１
１
ＡＩ０ＶＣＣ２Ｎ０

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第４８卷第１期
２０１７年１月
中南大学学报（自然科学版）
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｗｏｒｋｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｓｃｒａｐｅｒｃｏｎｖｅｙｏｒｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅｔａｉｌｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，ａｎｅｗｓｗａｒｍ
ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｃｒａｐｅｒｃｏｎｖｅｙｏｒｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅｔａｉｌＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｉｍｐｒｏｖｅｄＴＬＢＯａｌｇｏｒｉｔｈｍ
ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｌｇｏｉｒｔｈｍ，ｉ．ｅ．ｔｅａｃｈｉｎｇｌｅａｎｉｒｎｇｂａｓｅｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ（ＴＬＢＯ）ａｌｇｏｉｒｔｍｈｗａｓｕｓｅｄｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅ
ｔａｉｌ ’ ｓＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．Ａｎｄａｎｅｗａｄａｐｔｉｖｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｔｅａｃｈｉｎｇｆａｃｔｏｒｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｍａｋｉｎｇｕｓｅｏｆ
ｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍａｒｋｓｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｔｈｅｌｅａｎｅｒｒｓｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒａｃｏｍｐｌｅｔｅｌｅａｎｉｒｎｇｐｈａｓｅｔｏｄｅｔｅｍｉｒｎｅｔｈｅｖａｌｕｅｓｏｆ
ＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｙｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｕａｉｎａｎ２３２００１，Ｃｈｉｎａ；
２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｌｅｃｔｉｒｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，ＴｈｅＵｎｉｖｅｒｓｉｙｔｏｆＨｏｎｇＫｏｎｇ，ＨｏｎｇＫｏｎｇ９９９０７７，Ｃｈｉｎａ）
ＨＵＫｕｎ，ＺＨＡＮＧＣｈａｎｇｊｉａｎ，ＷＡＮＧＳｈｕａｎｇ，ＨＡＮ பைடு நூலகம் Ｓｈｅｎｇ
（１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳａｆｅｔｙａｎｄＨｉｇｈＥｉｃｆｉｅｎｃｙＭｉｎｉｎｇｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，
体成绩的变化来决定教学因子的取值。研究结果表明：改进后的ＴＬＢＯ算法的精度及稳定性均比原ＴＬＢＯ算法的
优。在建立刮板输送机伸缩机尾控制系统模型的基础上，利用改进的ＴＬＢＯ方法进行ＰＩＤ参数整定，并引入超调量控制指标对适应度函数再次完善，二次优化后的刮板输送机伸缩机尾控制系统具有良好控制品质和鲁棒性。关键词：刮板输送机；伸缩机尾；ＴＬＢＯ；教学因子；ＰＩＤ参数优化中图分类号：ＴＨ２２２文献标志码：Ａ文章编号：１６７２ — ７２０７（２０１７）０１ — ０１０６－０６
、，０Ｉ＿４８ＮＯ．１Ｊａｎ．２０１７
ＤＯＩ：１０．１１８１７／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２ — ７２０７．２０１７．０１．０１５
基于改进ＴＬＢＯ算法的刮板输送机伸缩机尾ＰＩＤ控制系统优化
胡坤，张长建，王爽，韩盛
（１．安徽理工大学煤矿安全高效开采教育部重点实验室，安徽淮南，２３２００１；２．香港大学电机电子工程系，香港，９９９０７７）
摘要：为了提高刮板输送机伸缩机尾控制系统的工作性能，将一种新的群智能优化算法，即教学与学习算法（ＴＬＢＯ）应用于机尾ＰＩＤ控制器的参数优化中，并提出新的自适应教学因子计算方法，其利用完整学习阶段前、后学生群