一种残留振动抑制方法、装置及整形器与流程

1.本发明涉及信号处理技术领域，尤其是涉及一种残留振动抑制方法、装置及整形器。


背景技术：

2.在运动控制领域的设备定位中存在残留振动现象，残留振动会影响设备的定位准确度，所以要加以抑制，尤其是对于需要精确定位的系统，比如对设备的防抖和平稳性要求较为严格的医疗器械，输入信号经过医疗设备会产生一定的残留振动，影响设备输出信号的准确性。
3.输入整形(input shaping)器是常用的可以有效抑制残留振动的方式，主要原理是对系统输入信号进行整形来抑制残留振动。输入整形器包含一系列的脉冲序列，通过选取合适的脉冲序列，可以很好的抑制残留振动。目前，基于输入整形器的振动抑制中，典型输入整形器包括三种，分别是零振动(zero vibration，zv)输入整形器、零振动微分(zero vibration and derivation，zvd)输入整形器和极不灵敏(extra insensitivity，ei)输入整形器。
4.对于输入整形器而言，如何获取合适的脉冲序列是抑制残留振动的关键。基于现有技术，目前，ei输入整形器在求解脉冲序列时没有解析解，只能依赖于数学软件进行数值求解，且对于单峰和多峰ei输入整形器目前没有统一的方法进行求解获取合适的脉冲序列，限制了ei输入整形器振动抑制效果的发挥。zvd输入整形器在求解脉冲序列可以求解解析解，但是扩展到多重微分时(也称为zvd多重微分输入整形器zvdq，q表示q重微分)，随着微分的阶数增加，求其解析解的难度也越来越大。


技术实现要素：

5.本发明提供一种残留振动抑制方法、装置及整形器，用以解决现有技术中存在的以下问题：1、对于zvd多重微分输入整形器，随着微分阶数的增加，求解难度也越来越大，限制了其振动抑制效果的发挥。2、对于ei整形器，无法求得解析解，目前没有统一的方法对单峰和多峰ei输入整形器脉冲序列进行求解，限制了ei整形器振动抑制效果的发挥。
6.第一方面，为解决上述技术问题，本发明实施例提供的一种残留振动抑制方法，该方法包括：
7.步骤a：对残留振动的约束方程进行惩罚，获取所述残留振动的目标函数；
8.步骤b：生成至少包括四个初始脉冲序列的初始脉冲序列组；
9.步骤c：遍历初始脉冲序列组，对任一初始脉冲执行进化操作，获得进化脉冲序列组；
10.所述进化操作包括：根据预设的多组变异策略，计算当前脉冲序列经过每组变异策略变异后的脉冲序列；分别计算当前脉冲序列的目标函数和每个变异后的脉冲序列的目标函数；选择目标函数最小的脉冲序列作为所述当前脉冲序列的进化脉冲序列；其中，所述
每组变异策略包括：一个差分进化算法de变异算子、一个缩放因子f和一个交叉概率因子cr；所述当前脉冲序列为初始脉冲序列组中的任一初始脉冲序列；所述进化脉冲序列组由初始脉冲中所有脉冲序列的进化脉冲组成；
11.步骤d：判断是否触发进化操作终止条件，若是则将所述步骤c中得到的进化脉冲序列组作为输入整形器的目标脉冲序列组；若否，则将所述步骤c中得到的进化脉冲序列组作为生成的初始序列组，执行所述步骤c。
12.优选的，所述进化操作终止条件包括所述步骤c的执行次数达到预设次数。
13.优选的，所述进化操作终止条件包括所述步骤c得到的进化脉冲序列的目标函数值小于或等于预设值。
14.优选的，所述残留振动表达式为：
[0015][0016]
其中，v(ωn,ξ)为残留振动，ωn为被控对象的固有频率，ξ为所述被控对象的阻尼比，cos为求余弦计算，sin为求正弦计算，∑为求和计算，n是输入整形器中包含的脉冲个数；ai是脉冲序列的幅值，ti是脉冲序列对应的时滞，其中，ti＜t
i+1
。
[0017]
优选的，所述输入整形器为zvd多重微分输入整形器时，残留振动的约束方程为：
[0018][0019]
其中，v(ωn,ξ)为残留振动，ωn为所述被控对象的固有频率，ξ为所述被控对象的阻尼比，n是输入整形器中包含的脉冲个数，q表示求导阶数，q＝n-2，n≥2。
[0020]
优选的，所述输入整形器为单峰ei输入整形器时，残留振动的约束方程为：
[0021]
其中，v(ωn,ξ)为残留振动，ωn为所述被控对象的固有频率，ξ为所述被控对象的阻尼比，n是输入整形器中包含的脉冲个数，v
exp
为残留振动的预设限值，ωh为大于ωn的预设频率，ω
l
为小于ωn的预设频率。
[0022]
优选的，所述输入整形器为多峰ei输入整形器时，残留振动的约束方程为：
[0023][0024]
其中，v(ωn,ξ)为残留振动，ωn为所述被控对象的固有频率，ξ为所述被控对象的阻尼比，n是输入整形器中包含的脉冲个数，k为ei整形器灵敏度曲线的峰值个数。
[0025]
第二方面，本发明实施例还提供一种残留振动抑制装置，该装置包括：
[0026]
获取单元，用于对残留振动的约束方程进行惩罚，获取所述残留振动的目标函数；
[0027]
初始化单元，用于生成至少包括四个初始脉冲序列的初始脉冲序列组；
[0028]
进化单元，用于遍历初始脉冲序列组，对任一初始脉冲执行进化操作，获得进化脉冲序列组；
[0029]
所述进化操作包括：根据预设的多组变异策略，计算当前脉冲序列经过每组变异策略变异后的脉冲序列；分别计算当前脉冲序列的目标函数和每个变异后的脉冲序列的目标函数；选择目标函数最小的脉冲序列作为所述当前脉冲序列的进化脉冲序列；其中，所述每组变异策略包括：一个差分进化算法de变异算子、一个缩放因子f和一个交叉概率因子cr；所述当前脉冲序列为初始脉冲序列组中的任一初始脉冲序列；所述进化脉冲序列组由初始脉冲中所有脉冲序列的进化脉冲组成；
[0030]
判断单元，用于判断是否触发进化操作终止条件；
[0031]
确定单元，用于进化操作终止条件被触发时，将所述进化单元中得到的进化脉冲序列组作为输入整形器的目标脉冲序列组；
[0032]
循环单元，用于进化操作终止条件未被触发时，将所述进化单元得到的进化脉冲序列组作为生成的初始序列组，触发进化单元执行进化操作。
[0033]
第三方面，本发明实施例提供了一种输入整形器，包括：存储器，收发机，处理器：
[0034]
存储器，用于存储计算机程序；收发机，用于在所述处理器的控制下收发数据；处理器，用于读取所述存储器中的计算机程序并执行上述任一方法。
[0035]
通过本发明实施例的上述一个或多个实施例中的技术方案，本发明实施例至少具有如下技术效果：
[0036]
在本发明提供的实施例中，对输入整形器对应的残留振动的约束方程进行惩罚，将残留振动求解的约束问题转化为无约束求解问题，且不区分具体的输入整形器，具有通用性。其次，对输入整形器的脉冲序列执行进化操作，进化操作中使用了多组变异策略(每组变异策略包括：一个差分进化算法de变异算子、一个缩放因子f和一个交叉概率因子cr)，通过合理的设置每组变异策略，可以将每组变异策略的特性进行相互补充，以实现脉冲序列求解过程群体多样性、全局搜索能力和群体收敛速度的兼顾。
附图说明
[0037]
图1为本发明实施例提供的一种残留振动抑制方法流程图；
[0038]
图2为本发明实施例中code算法中变异策略示意图；
[0039]
图3为本发明实施例提供的oct系统中未实施振动抑制的显示器振动曲线示意图；
[0040]
图4为本发明实施例提供的oct系统中加入振动抑制后的显示器振动曲线示意图；
[0041]
图5为本发明实施例提供的一种残留振动抑制装置的结构示意图；
[0042]
图6为本发明实施例提供的一种输入整形器的结构示意图。
具体实施方式
[0043]
本发明实施例中术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0044]
本技术实施例中术语“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似。
[0045]
下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0046]
请参考图4，为本发明实施例提供的一种残留振动抑制方法，该方法的处理过程如下。
[0047]
步骤a：对残留振动的约束方程进行惩罚，获取所述残留振动的目标函数；
[0048]
对于大部分控制系统而言，可以被简化为一个二阶系统，脉冲序列作用于二阶系统，可以获得对应的残留振动的表达式如下：
[0049][0050]
其中，v(ωn,ξ)为残留振动，ωn为被控对象(系统)的固有频率，对于既定的被控对象，该振动频率是已知和固定的，ξ为被控对象的阻尼比；cos为求余弦计算，sin为求正弦计算，∑为求和计算，n输入整形器中包含的脉冲个数；ai是脉冲序列的幅值，ti是脉冲序列对应的时滞，其中，ti＜t
i+1
，为使时滞最小，可以设置t1＝0。对残留振动进行抑制，也就是求取不同的ai和ti，使式(1)的值受到限制。
[0051]
对于不同的输入整形器，残留振动的约束方程不同，基于约束方程，采用罚函数构造目标函数的过程在后续实施例中将进行详细说明。
[0052]
步骤b：生成至少包括四个初始脉冲序列的初始脉冲序列组；步骤c：遍历初始脉冲序列组，对任一初始脉冲执行进化操作，获得进化脉冲序列组；
[0053]
所述进化操作包括：根据预设的多组变异策略，计算当前脉冲序列经过每组变异策略变异后的脉冲序列；分别计算当前脉冲序列的目标函数和每个变异后的脉冲序列的目标函数；选择目标函数最小的脉冲序列作为所述当前脉冲序列的进化脉冲序列；
[0054]
其中，当前脉冲序列对应的是多组变异策略，所以当前脉冲序列经过变异策略后，会变异出多个变异后的脉冲序列(一组变异策略对应一个变异后的脉冲序列)，计算时，需要计算当前脉冲序列的目标函数，以及当前脉冲序列对应的变异后的多个脉冲序列中每组脉冲序列的目标函数，然后将得到的目标函数进行比较，选择目标函数最小值对应的脉冲序列作为当前脉冲序列的进化脉冲序列，可以理解的是，对于当前脉冲序列而言，进化脉冲序列可能是当前脉冲序列本身，也可能是变异后的任一个脉冲序列。
[0055]
所述每组变异策略包括：一个差分进化算法de变异算子、一个缩放因子f和一个交叉概率因子cr。所述当前脉冲序列为初始脉冲序列组中的任一初始脉冲序列。所述进化脉冲序列组由初始脉冲中所有脉冲序列的进化脉冲组成；
[0056]
步骤d：判断是否触发进化操作终止条件，若是则将所述步骤c中得到的进化脉冲序列组作为输入整形器的目标脉冲序列组；若否，则将所述步骤c中得到的进化脉冲序列组作为初始序列组，执行所述步骤c。
[0057]
其中，步骤d得到的目标脉冲序列组就是式(1)的最优解。
[0058]
在实施例中，对输入整形器对应的残留振动的约束方程进行惩罚，将残留振动求解的约束问题转化为无约束求解问题，且不区分具体的输入整形器，具有通用性。其次，对输入整形器的脉冲序列进化操作中使用了差分进化算法de，但又不同于现有的de算法，本技术中，计算进化的脉冲序列时，采用的是多组变异策略(每组变异策略包括：一个差分进化算法de变异算子、一个缩放因子f和一个交叉概率因子cr)，通过合理的设置变异策略，可以将每组变异策略的特性进行相互补充，以实现脉冲序列求解过程群体多样性、全局搜索能力和群体收敛速度的兼顾。
[0059]
其中，所述进化操作终止条件包括所述步骤c的执行次数达到预设的循环次数。优选的，所述进化操作终止条件还可以是所述步骤c得到的进化后的脉冲序列的目标函数值小于或等于预设值。
[0060]
为了便于对本技术提供实施例的理解，下面对上述各步骤进行详细说明。首先针对不同类型的输入整形器(以下简称整形器)，对残留振动的约束方程进行详细说明。
[0061]
对于zvd多重微分(或记为zvdq)输入整形器，要求残留振动及残留振动的q阶微分、q-1、阶微分，
……
，1阶微分均为0，q＝n-2，n≥2，脉冲数n＝q+2，q＝0,1,2,
…
。则对应的约束方程如下：
[0062][0063]
其中q＝0和q＝1时，式(2)易于求得解析解。但随着q的增大，求解解析解的难度越来越大。但q越大，理论上zvdq输入整形器能够取得的振动抑制效果越好。
[0064]
对于单峰ei输入整形器而言，要求残留振动表达式为一非零值v
exp
，并在高于ωn的频率ωh处其值为0，在低于ωn的频率ω
l
处其值也为0。因此，在[ω
l
,ωh]之间，就能确保输入整形器使系统的残留振动表达式小于或等于v
exp
。其约束方程如下：
[0065]
[0066]
需要说明的是，式(3)没有解析解。其中，频率ωh和频率ω
l
为预设值。
[0067]
对于多峰ei整形器，k峰整形器则要求在频率ωm处的残留振动为零，在频率(ωm+ω
m+1
)/2处的导数为0，即约束方程如下：
[0068][0069]
其中k为ei整形器灵敏度曲线的峰值个数，式(4)同样没有解析解，且求解相对困难。
[0070]
基于上述说明，针对不同类型的整形器，确定了残留振动对应的约束方程，在满足约束方程的条件下，求解使得残留振动达到最小的脉冲序列，可以采用构造惩罚函数获得目标函数的方式来求解。下面对几种整形器构造罚函数的过程进行举例说明。
[0071]
二阶系统的残留振动表达式如式(1)所示。典型的输入整形器主要有三种，分别是零振动(zero vibration，zv)输入整形器、零振动微分(zero vibration and derivation，zvd)输入整形器和极不灵敏(extra insensitivity，ei)输入整形器。
[0072]
zv整形器，为最简单的输入整形器，由两个脉冲组成。zv整形器要求残留振动表达式为0。同时为使脉冲时滞最小，取t1＝0,则zv整形器的约束方程为
[0073][0074]
根据约束方程(5)，时间t1、t2已知，未知数为a1、a2。可构造求解zv整形器脉冲序列的罚函数为：
[0075][0076]
目标函数为：
[0077]
value＝g(1,1)+g(1,2)
ꢀꢀ
(7)
[0078]
zvd输入整形器要求在固有频率ωn和阻尼比ξ处，残留振动表达式为0，为增强整形器对系统振动抑制的鲁棒性，同时要求式(1)在固有频率ωn处的一阶导数为0。以zvd输入整形器由三个脉冲组成，同时为使脉冲时滞最小，取t1＝0,未知数为a1、a2、a3。则zvd整形器对应的约束方程为：
[0079][0080]
根据式(8)可构造zvd脉冲序列的罚函数为
control parameters,code，以下均简称code)”，对输入整形器的脉冲序列进行求解，首先从一个可行的解空间通过随机采样生成初始的脉冲序列组，也可以称为种群，脉冲序列个数大于等于4。
[0093]
code算法是一种改进的遗传算法，主要包括对父代脉冲的变异操作、交叉操作和选择操作。需要说明，一个脉冲序列也称为种群中的一个个体，每个脉冲序列均可以表示为一个向量矢量，因此，对一个脉冲序列进行描述时可以用个体或矢量来指代。所述随机采样生成初始的脉冲序列组如果记为第0代种群，则通过进化操作得到的进化脉冲序列组为第1代种群，第1代通过进化操作得到的进化脉冲序列组为第2代种群，以此类推。以第1代来说，则第0代中的脉冲序列则为父代，第1代则为第0代的子代，以第2代来说，则第1代中的脉冲序列则为父代，第2代则为第1代的子代，以此类推。
[0094]
下面对code算法的原理进行详细说明。
[0095]
第一步：变异操作
[0096]
de(进化算法，differential evolution)最基本的变异成分是父代的差分矢量，常见的de变异算子有以下五种：
[0097][0098]
其中，r1,r2,r3,r4,r5∈{1,2,
…
,n}，为互不相同的整数，且r1,r2,r3,r4,r5与当前矢量(在本技术中指当前脉冲序列)索引i不同，种群大小大于等于4，f为缩放因子。
[0099]
变异算子的名称与其作用和特征是相关的，rand表示随机选择种群中的个体参与变异，best表示选择种群中最优的个体参与变异，1表示选择一个个体，2表示选择两个个体。以上5中变异算子的理解如下：
[0100]
rand/1变异算子随机选择种群中与目标矢量不同的三个个体进行差分变异，种群中每个个体均有相同的概率被选中，被选中个体附近的解空间都有可能在后续的步骤中被探索，该算子是搜索范围最大的变异算子之一，具有较强的扰动能力，但收敛速度相对较慢。
[0101]
best/1算子是对历史最优个体进行变异的算子，探索的空间紧密围绕在最优个体周围，使得种群会更快地聚集，所以该算子具有较快的收敛速度和较强的局部搜索能力，但全局搜索能力较差。
[0102]
current-to-best/1算子是以当前个体为基矢量进行扰动的算子，该算子由一个指向最优解的矢量和一个扰动矢量组成，既可以使当前个体对best周围的空间进行探索，该算子的收敛速度较快，但损失了一定的搜索能力。
[0103]
best/2算子使用最优的2个个体参与变异运算，在缩放因子f不变的情况下，加大了最优的运动范围，通过牺牲收敛速度来增加全局搜索能力，但搜索范围依旧局限于最优个体附近。
[0104]
rand/2算子增加了一个扰动变量，在缩放因子f不变的情况下，加大了个体的运动范围，具有更强的搜索能力，但同时收敛速度更慢。
[0105]
第二步：交叉操作
[0106]
对于种群中目标矢量(本技术中指当前脉冲序列，处理当前脉冲序列时，理解为是当前在处理的目标矢量)(若输入整形器中包含的脉冲个数为n，则是一个n维矢量，中的上角标t用于与中的角标t+1进行区分，表示的是父代和子代)，将与变异矢量进行交叉操作，产生试验个体(本技术中指当前脉冲序列经过变异策略计算得到的进化后的脉冲序列)。为保证个体的进化，首先通过随机选择，使得至少有一位由贡献，而对于其它位，可利用一个交叉概率因子cr，决定中哪位由贡献，哪位由贡献。交叉操作的方程如式：
[0107][0108]
其中rand(j)∈[0,1]为均匀分布的随机数，j表示第j个变量，cr为交叉概率因子，取值范围为[0,1]，大小预先确定。randn(i)∈[1,2,
…
,d]，其中d为解的维度，也就是一组解里面包含几个数。为随机选择的变量索引，以保证至少有一维变量由贡献，否则有可能与相同而不能生成新个体(指进化个体)。由式可知，如果cr越大，则对的贡献越多，当cr＝1时，有利于保持种群的多样性和全局搜索；如果cr越小，则对的贡献越多，当cr＝0时，有利于局部搜索和加速收敛速率。实际操作中，可以根据求解需要合理的选择cr的大小。
[0109]
第三步：选择操作
[0110]
de采用“贪婪”的搜索策略，经过变异与交叉操作后生成的个体进行竞争。以最小化优化为例，选择目标函数值小的作为进化脉冲序列，选择操作的方程为(式(16)中的f()即为整形器对应的目标函数value：
[0111][0112]
由上述内容可知，不同的变异算子、缩放因子和交叉概率因子会产生不同的子代个体，因此，本技术采用设置变异策略的方式(所述每组变异策略包括：一个差分进化算法de变异算子、一个缩放因子f和一个交叉概率因子cr)，对遗传算法进行了改进。为了便于理解，请参考图2所示，为变异策略示意图，将缩放因子和交叉概率因子组合记为控制参数，不同的变异算子和控制参数设置具有不同的特征，因此它们可以相互补充以求解不同类型的问题。即本技术中的变异策略可以根据实际求解需要合理设置变异算子和控制参数组合，已达到求解要求。比如三组变异策略，可以设置第一组控制参数用于求解可分离问题；第二组控制参数设置主要维持群体的多样性，并使三个试验个体产生策略具有更强的全局搜索能力；第三组控制参数设置鼓励变异算子在搜索空间中进行开采，以加快群体的收敛速度。
[0113]
比如选取三个变异算子和三组控制参数设置分别构建知识库。所以上图2的r和s都等于3。式(17)为变异算子随机地耦合三种控制参数设定来生成试验个体的方案示例。
[0114][0115]
基于code算法，每个目标矢量个体都生成三种试验个体(变异后的脉冲序列)，将三种试验个体和父代个体进行比较，选择目标函数最小的个体进入下一代。其中，目标函数最小的个体可能是父代个体也可能是试验个体。
[0116]
下面对基于code求解整形器脉冲序列的步骤进行示例说明：
[0117]
1)g＝0；//进化代数
[0118]
2)从一个可行的解空间通过随机采样生成n
p
＝30组初始的脉冲序列＝30组初始的脉冲序列为n
p
组脉冲序列，记作：p0；
[0119]
3)利用罚函数对各不等式约束进行惩罚，并使v(ωn,ξ)达到最小值，由构造的目标函数，求取目标函数值：
[0120]
4)fes＝n
p
；
[0121]
5)while fes＜max_fes do //max_fes表示所尝试过的脉冲序列的最大组数；
[0122]
6) //初始时，第1代脉冲序列组为空集
[0123]
7)for i＝1:n
p do
[0124]
8)索引为i的脉冲序列，从[f＝1.0,cr＝0.1],[f＝1.0,cr＝0.9],[f＝0.8,cr＝0.2]中选择一组控制参数，脉冲序列分别通过选定的三个变异算子"de/rand/1","de/rand/2","de/current-to-rand/1"计算试验个体(脉冲序列)，生成三组进化脉冲序列
[0125]
9)计算这三组脉冲序列的目标函数值；
[0126]
10)从9)中三组脉冲序列中选择最优的脉冲序列，记为即为下一代的目标矢量；
[0127]
11)
[0128]
12)fes＝fes+3
[0129]
13)end for
[0130]
14)g＝g+1
[0131]
15)end while
[0132]
16)output：带有最小目标函数值的一组脉冲序列
[0133]
首先，code算法随机生成初代脉冲序列种群记为第0代。在向第1代的进化中，随机选取一组控制参数，每一组脉冲序列分别通过三个选定的变异算子可以生成三个进化后的矢量(三组进化的脉冲序列)。将新生成的三个矢量与原目标矢量(即原来的一组脉冲序列)的目标函数进行比较，具有最小目标函数的一组脉冲序列作为第1代脉冲序列，0代中的30组脉冲序列均需完成向第1代的进化，如此循环，就可以得到最优解。
[0134]
在code算法的每个运算周期内，综合应用了多组控制参数与多个变异算子，得到
多个进化脉冲序列，二者性能相互补充，在保证求解准确性的同时有效的加快了收敛速度。
[0135]
下面介绍基于本技术提供的方案的一种实际应用。本技术的方案应用于oct(光学相干层析，optical coherence tomography)成像系统的振动抑制中时，取得了显著的抑制效果。
[0136]
在oct系统中，固定于桌面的显示器具有多自由度移动，其振动尤为明显。选取显示器的振动来评估振动抑制效果。在oct使用过程中，对焦过程的连续小位移运动过程中，振动最为剧烈。以电机微进给工况，具体如下：电机加速时间30ms，减速时间30ms，匀速时间90ms，运行距离0.05圈，连续向同一方向运行20次，在以上参数的工况下，如图3为未加入ei输入整形时的显示器振动曲线，振动频率约为7hz，阻尼比预估为0.28。此时显示器空间xyz三个方向的振动峰值分别为，x＝0.1001，y＝0.0727，z＝0.0830。
[0137]
利用code求解ωn＝7,ξ＝0.28时的ei整形器脉冲序列，得到：
[0138][0139]
图4为加入ei整形器的显示器振动曲线，加入ei整形器后，显示器空间xyz三个方向的振动峰峰值分别为，x
ei
＝0.0254，y
ei
＝0.0264，z
ei
＝0.0288。可以看出，显示器的振动得到了明显抑制，振动的衰减比约为60％。
[0140]
基于同一发明构思，本发明一实施例中提供一种残留振动抑制装置，该装置中目标函数的处理，脉冲序列的进化方法的具体实施方式可参见方法实施例部分的描述，重复之处不再赘述，如图5所示，为本发明实施例提供的一种残留振动抑制装置的示意图，包括：
[0141]
获取单元51，用于对残留振动的约束方程进行惩罚，获取所述残留振动的目标函数；
[0142]
初始化单元52，用于生成至少包括四个初始脉冲序列的初始脉冲序列组；
[0143]
进化单元53，用于遍历初始脉冲序列组，对任一初始脉冲执行进化操作，获得进化脉冲序列组；
[0144]
所述进化操作包括：根据预设的多组变异策略，计算当前脉冲序列经过每组变异策略变异后的脉冲序列；分别计算当前脉冲序列的目标函数和每个变异后的脉冲序列的目标函数；选择目标函数最小的脉冲序列作为所述当前脉冲序列的进化脉冲序列；其中，所述每组变异策略包括：一个差分进化算法de变异算子、一个缩放因子f和一个交叉概率因子cr；所述当前脉冲序列为初始脉冲序列组中的任一初始脉冲序列；所述进化脉冲序列组由初始脉冲中所有脉冲序列的进化脉冲组成；
[0145]
判断单元54，用于判断是否触发进化操作终止条件；
[0146]
确定单元55，用于进化操作终止条件被触发时，将所述进化单元中得到的进化脉冲序列组作为输入整形器的目标脉冲序列组；
[0147]
循环单元56，用于进化操作终止条件未被触发时，将所述进化单元得到的进化脉冲序列组作为初始序列组，触发进化单元执行进化操作。
[0148]
在实施例中，对残留振动的约束方程进行惩罚，将残留振动求解的约束问题转化为无约束求解问题，且不区分具体的输入整形器，具有通用性。其次，对输入整形器的脉冲序列执行进化操作，进化操作中使用了差分进化算法de，但又不同于现有的de算法，本技术中，计算进化的脉冲序列时，采用的是多组变异策略(每组变异策略包括：一个差分进化算
法de变异算子、一个缩放因子f和一个交叉概率因子cr)，通过合理的设置每组变异策略，可以将每组变异策略的特性进行相互补充，以实现脉冲序列求解过程群体多样性、全局搜索能力和群体收敛速度的兼顾。
[0149]
参考图6所示，本发明实施例还提供的一种输入整形器，包括存储器61，收发机62，处理器63：
[0150]
存储器61，用于存储计算机程序；收发机62，用于在所述处理器63的控制下收发数据；处理器63，用于执行以下步骤：
[0151]
步骤a：对残留振动的约束方程进行惩罚，获取所述残留振动的目标函数；
[0152]
步骤b：生成至少包括四个初始脉冲序列的初始脉冲序列组；
[0153]
步骤c：遍历初始脉冲序列组，对任一初始脉冲执行进化操作，获得进化脉冲序列组；
[0154]
所述进化操作包括：根据预设的多组变异策略，计算当前脉冲序列经过每组变异策略变异后的脉冲序列；分别计算当前脉冲序列的目标函数和每个变异后的脉冲序列的目标函数；选择目标函数最小的脉冲序列作为所述当前脉冲序列的进化脉冲序列；其中，所述每组变异策略包括：一个差分进化算法de变异算子、一个缩放因子f和一个交叉概率因子cr；所述当前脉冲序列为初始脉冲序列组中的任一初始脉冲序列；所述进化脉冲序列组由初始脉冲中所有脉冲序列的进化脉冲组成；
[0155]
步骤d：判断是否触发进化操作终止条件，若是则将所述步骤c中得到的进化脉冲序列组作为输入整形器的目标脉冲序列组；若否，则将所述步骤c中得到的进化脉冲序列组作为初始序列组，执行所述步骤c。
[0156]
处理器63可以是中央处埋器(cpu)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field－programmable gate array，fpga)或复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device，cpld)，处理器也可以采用多核架构。
[0157]
基于同一发明构思，本发明实施例还提一种处理器可读存储介质，所述处理器可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于使所述处理器执行如上所述的输入整形器的实现方法。
[0158]
在此需要说明的是，本发明实施例提供的上述输入整形器，能够实现上述方法实施例所实现的所有方法步骤，且能够达到相同的技术效果，在此不再对本实施例中与方法实施例相同的部分及有益效果进行具体赘述。
[0159]
需要说明的是，本技术实施例中对单元的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0160]
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机
设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。所述处理器可读存储介质可以是处理器能够存取的任何可用介质或数据存储设备，包括但不限于磁性存储器(例如软盘、硬盘、磁带、磁光盘(mo)等)、光学存储器(例如cd、dvd、bd、hvd等)、以及半导体存储器(例如rom、eprom、eeprom、非易失性存储器(nand flash)、固态硬盘(ssd))等。
[0161]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0162]
显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。