[發明專利]一種基于混沌優化免疫模糊PID的汽提溫度控制方法

在審

• 申請號: 201510738585.1
• 申請日: 2015-11-04
• 公開（公告）號: CN105320173A
• 公開（公告）日: 2016-02-10
• 發明（設計）人: 高淑芝;吳曉峰;蔡慶春;張萌;崔權;于利民
• 申請（專利權）人: 沈陽化工大學
• 主分類號: G05D23/19
• 分類號: G05D23/19;G05B11/42
• 代理公司: 沈陽技聯專利代理有限公司 21205
• 代理人: 張志剛

技術領域

本發明涉及一種聚氯乙烯汽提塔的溫度控制方法，特別是涉及一種融合混沌優化算法的免疫模糊PID的汽提溫度控制方法。

背景技術

聚氯乙烯（PVC）作為世界第二大通用樹脂，應用極為廣泛。氯乙烯單體（VCM）是用來合成聚氯乙烯主要原料，它具有一定的毒性。在工業生產中，汽提工藝用來脫出聚氯乙烯產品中多余的氯乙烯單體，使聚氯乙烯產品中氯乙烯含量在標準范圍內。因此，運用先進的高效的控制算法來提高聚氯乙烯產品的質量，控制VCM含量，降低生產的成本以及保護生態環境成為一個新的研究方向。

發明內容

本發明在于提供一種基于混沌優化免疫模糊PID的汽提溫度控制方法，該方法采用混沌優化算法與免疫模糊PID相結合的方法來實現汽提塔的溫度控制。首先設計免疫模糊PID控制器，并通過李雅普諾夫綜合法來推導出模糊規則，采用加權平均解模糊法得到輸出，然后應用混沌優化對模糊控制器的參數進行優化搜索，最終快速找到全局最優解，提高搜索速度，減小超調量，縮短穩定時間。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種基于混沌優化免疫模糊PID的汽提溫度控制方法，為一種融合混沌優化算法的免疫模糊PID的汽提溫度控制方法，所述方法包括以下步驟：

步驟一：根據生物免疫系統的機理，得出免疫反饋控制模型。

步驟二：設計免疫模糊PID控制器，在常用的PID控制器離散形式下，結合生物系統的免疫機理，得出免疫PID控制器的輸出。

步驟三：利用模糊控制系統可逼近非線性函數的原理來實現對非線性函數的選取，根據李雅普諾夫綜合法來推導得出模糊推理規則，以保證對系統的穩定性。

步驟四：根據Zadeh法的AND操作，采用加權平均解模糊法得到輸出。

步驟五：通過混沌優化算法，采用混沌粗搜索得到次優解，再通過細搜索從次優解中得到全局最優解。

本發明的優點與效果是：

1.本發明采用混沌優化算法對免疫模糊PID的控制參數進行優化，避免了大量的參數調試工作，快速的找到全局最優解。

2.本發明提高聚氯乙烯汽提塔溫度控制的穩定性和精確度，大大縮短了穩定時間，減小了系統超調量。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明進行詳細說明。

一、首先確定免疫反饋控制模型，根據生物的免疫機理，假定將作為第k代抗原的數量，作為T細胞分化的細胞數量

其中，是激勵因子，符號為正。

因細胞會影響B細胞的產生，假定為細胞對B細胞的影響，則：

上式中：它的輸出限制在[0,1].

由公式(1)和(2)，則B細胞接收的總刺激為：

式(3)即為一個免疫反饋控制。

二、設計免疫模糊PID控制器，根據常用的PID控制器離散形式：

其中，P控制器控制規律如下：

結合生物系統的免疫機理，將第k代抗原數量總刺激

為控制穩定效果，增大，可以減小超調，提高穩定性。

由公式(4)(5)(6)，可得出免疫PID控制器的輸出為：

三、在選取非線性函數之后，根據推導得出的模糊推理規則，保證對系統的穩定性。

令轉換成如下形式

。

。為使被控對象在平衡點處趨于穩定，選擇李雅普諾夫函數：

四、通過混沌優化算法，得到全局最優解。

映射完全處在混沌狀態。運用混沌狀態對初值敏感的特點，取個初值可得到個不同軌跡的混沌變量。

步驟2：將混沌變量的變化范圍調整到相對應的優化變量變化范圍，令的混沌變量設為，。因為混沌變量的變化范圍限定在（0,1），因此，令的優化變量為的優化變量為的優化變量為：

。

步驟3：采用混沌粗搜索得到次優解：

每次的調節值對被控對象調節，得出輸出值。在次尋優次數中找到滿足ITAE的性能指標：

滿足上式為最小，并離散化，即：

通過次尋優，可得一組參數值作為免疫模糊PID參數的次優解。

步驟4：在次優解的基礎上，進行二次載波，從次優解中得到全局最優解。根據Logisic映射：

滿足時終止,否則重新搜索。此時所得結果為全局參數最優解。