[發明專利]一種基于免疫粒子群算法的超聲電機控制方法

無效

• 申請號: 200710055653.X
• 申請日: 2007-05-18
• 公開（公告）號: CN101056074A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發明（設計）人: 梁艷春;徐旭;時小虎;葛宏偉;張巧
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H02N2/00
• 分類號: H02N2/00;G05B13/00
• 代理公司: 長春市四環專利事務所
• 代理人: 張建成

技術領域

本發明涉及一種基于免疫粒子群算法的超聲電機控制方法，特別涉及一種智能計算與自動控制方法，屬于計算機應用與自動控制領域。

背景技術

超聲電機(Ultrasonic?Motor，USM)是20世紀80年代發展起來的一種最具代表性的驅動器，它的問世，部分地滿足了宇宙飛船、人造衛星、飛機、導彈、汽車、機器人、精密儀器等對驅動設備所提出的短、小、薄、低噪聲、無電磁干擾、在惡劣環境下適應性強等要求。與傳統電機相比，超聲電機具有結構簡單、響應速度快、轉矩/質量比大、無需齒輪減速機構、可實現直接驅動、抗電磁干擾等特性。超聲電機的出現不僅可以在許多場合替代普通的電磁電機，改善機械系統的性能，而且能夠在一些電磁電機無法正常工作的場合顯示出獨特的作用。它突破了統治電機領域上百年的電磁波驅動理論，打破了由電磁效應獲得轉速和轉矩的概念，具有劃時代意義，是當前科學研究前沿的高新技術之

超聲電機有別與傳統的電磁電機，隨著驅動條件的改變，表現出極強的非線性特性，對它建立精確的數學模型是很困難的，因此采用傳統方法難以對其實施精確快速地控制。雖然利用某些智能技術，超聲電機的控制取得了一定的進展，但在實際應用中仍然存在著如控制器的結構難以選擇、參數的維數難以確定、實時性差、控制精度低等許多難題。為了更有效地控制超聲電機，利用粒子群優化算法，并基于免疫系統中發生T細胞和B細胞中的受體編輯機制和疫苗接種模型，提出了一種新型的超聲電機免疫粒子群控制方法。這里的控制器可以是常規控制器或者是一些基于智能技術的控制器，控制器中的待定參數或規則由免疫粒子群算法來優化獲得。

發明內容

本發明的主要目的是提供一種基于免疫粒子群算法的超聲電機控制方法，這種方法基于免疫粒子群優化算法，克服通常方法對初始值敏感容易陷入局部極值的弱點；收斂速度不依賴于待辨識和控制系統的維數，極大地提高了收斂速度；不需計算權值的動態導數，降低了算法的計算復雜性；控制器的結構和參數可以根據具體的訓練過程來調整，實現了控制器的全自動設計。

本發明是通過以下技術方案實現的：

(1)假設在一個D維的目標搜索空間中，有m個粒子組成一個群落，其中第i個粒子表示為一個D維的向量X_i＝(x_i1，x_i2，…，x_iD)，i＝1，2，…，m即第i個粒子在D維搜索空間中的位置是X_i。換言之，每個粒子的位置就是一個潛在的解。將X_i帶入一個目標函數就可以計算出其適應值，根據適應值的大小衡量解的優劣。第i個粒子的“飛翔”速度也是一個D維的向量，記為V_i＝(v_i1，v_i2，…，v_iD)。記第i個粒子迄今為止搜索到的最優位置為P_i＝(p_i1，p_i2，…，p_iD)，整個粒子群迄今為止搜索到的最優位置為P_g＝(p_g1，p_g2，…，p_gD)。對粒子可按下列公式操作：

V_i(k+1)＝wV_i(k)+c₁r₁(P_i-X_i(k))/Δt+c₂r₂(P_g-X_i(k))/Δt(1)

X_i(k+1)＝X_i(k)+V_i(k+1)Δt(2)

其中，w為慣性權重，其值也可以自適應調整，隨著迭代的進行線性的減小，c₁和c₂為調節P_i和P_g相對重要性的參數，r₁和r₂是介于[0，1]之間的隨機數。V_i∈[-V_max，V_max]，V_max是常數，由具體問題設定，Δt是時間間隔，通常取為單位時間。