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申请/专利权人：山东黄海智能装备有限公司

摘要：本发明公开了一种用于牙科治疗机的磨牙喷水速度控制优化方法，属于PID控制技术领域，包括：S1、根据微型注液泵驱动源转速与驱动源泵压关系，将微型注液泵压控制问题转换成一个待优化数学模型；S2、利用改进鸭群优化算法对待优化数学模型寻优，得到最佳比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd控制参数；S3、将整定得到的位置式PID的最佳控制参数和微型注液泵的实时泵压与目标泵压的误差et输入到微型注液泵控制系统的位置式PID控制器单元；S4、利用步骤S3的微型注液泵控制系统的位置式PID控制器输出控制量ut，对微型注液泵的直流电机驱动源控制，重复S2到S4，实现对牙科治疗机的喷水速度的最优鲁棒控制。

主权项：1.一种用于牙科治疗机的磨牙喷水速度控制优化方法，其特征在于，包括微型注液泵控制系统，所述系统包括直流电机驱动源单元，位置式PID控制器单元，具体包括以下步骤：S1、根据微型注液泵驱动源转速与微型注液泵驱动源泵压关系，将微型注液泵压控制问题转换成一个待优化数学模型，具体步骤为：建立微型注液泵的输出压力与微型注液泵的驱动源转速之间的关系模型；p＝kp×w1；式1中，w为微型注液泵的驱动源转速，kp为泵特性常数；将微型注液泵压控制问题转换成一个待优化数学模型J，即为目标函数，数学公式为： 式2中，T为总的控制时间，k为第k秒控制时间，pd为微型注液泵目标泵压，λ为能量消耗的权重系数，pk为第k秒的微型注液泵压，wk为第k秒的微型注液泵的驱动源转速；S2、利用改进鸭群优化算法对待优化数学模型寻优，包括：步骤S21、利用适应度值差分和鸭个体排序原理对标准鸭群优化算法的平衡因子μ改进，改进鸭群优化算法的位置更新数学模型，改进后的平衡因子最大值为1，最小值为0.1，改进后的平衡因子μ数学模型为： 式3中，为第t次迭代的第i个鸭个体的平衡因子值，为第t-1次迭代的第i个鸭个体的平衡因子值，为第t次迭代的鸭群位置最小的适应度值，为第t-1次迭代的鸭群位置最小的适应度值，N为最大种群规模，ni为第i个鸭个体在当前种群中的排序，为第t次迭代的第i个鸭个体位置的适应度值；步骤S22、提出一种环境压力策略，基于环境压力和适应性的多样性改进鸭群优化算法的寻优策略，环境压力策略具体方法为：S221、引入环境压力因子，模拟不同的环境条件对鸭群觅食的影响，所述环境压力因子随机变化，数学模型为： 式4中，Et为第t次迭代的环境压力值，E0为环境压力初始值，t为当前迭代次数，Max_iter为最大迭代次数，β为波动幅度因子；S222、计算当前迭代时每个鸭个体对环境压力的适应性，适应性越高的鸭个体，说明存活率越大，数学模型为： 式5中，为第t次迭代的第i个鸭个体位置的适应度值，σ为适应性调节参数，Ai为第i个鸭个体的环境压力的适应性；S223、根据鸭种群整体适应性的变化动态调整变异率，当整体适应性下降时，增加变异率以提升多样性，当整体适应性上升时，减少变异率以保持稳定； 式6中，为第t次迭代第i个鸭个体的变异率，η0为初始变异率，γ为调整系数，ΔA为当前迭代的适应性与上一代适应性的差值，Amean为当前种群的平均适应性；步骤S23、利用改进鸭群优化算法整定微型注液泵控制系统的位置式PID的比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd控制参数，得到最佳控制参数；S3、将步骤S22整定得到的位置式PID的最佳控制参数和微型注液泵的实时泵压与目标泵压的误差ek输入到微型注液泵控制系统的位置式PID控制器单元；S4、利用步骤S3的微型注液泵控制系统的位置式PID控制器输出控制量uk，对微型注液泵的直流电机驱动源控制，重复S2到S4，实现对牙科治疗机的磨牙喷水速度的最优鲁棒控制。

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