[發明專利]基于改進TLBO算法的自抗擾控制器參數整定方法

在審

• 申請號: 201711474967.3
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN107908113A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 胡輝;陳靜;郭凌志
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于改進TLBO算法的自抗擾控制器參數整定方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1建立ADRC控制器，過程包括：

1.1)跟蹤微分器(TD)，用來跟蹤參考輸入和安排過渡過程，其離散形式如下：

其中，h為系統的采樣步長，r為速度因子，h₀為濾波因子，fhan(*)函數為快速綜合最優函數；

1.2)擴張狀態觀測器(ESO)，根據被控對象的輸入和輸出對系統的狀態和擾動進行估計和補償，其二階對象的ESO模型：

其中，β₁、β₂、β₃為待整定參數，fal(*)為帶有線性區間的非線性函數，定義為：

其中,β₁、β₂、β₃是待整定參數；

1.3)非線性誤差反饋(NLSEF),采用誤差的非線性累加提高系統控制性能，其二階系統非線性誤差反饋表達式：

其中，K₁、K₂為增益系數；

步驟2結合TLBO算法，建立TLBO參數調節模塊，實現ADRC控制器的在線參數整定；

2.1)基本TLBO算法

在教學階段，班級中每個學生X^j(j＝1,2,3,…,N)會根據教師X_teacher和學生的平均成績mean之間的差異來進行學習，“教學”過程用公式定義為：

其中，和分別是第i為學生經過教師教學前后的值，mean是整個班級所有學生的平均值，TF_i和r_i是教師的教學因子和學習步長；

在教學階段后，根據學習成績的前后對比，更新每個學生的成績；

在學習階段，針對于每一個學生Xⁱ(i＝1,2,3,…,N)，在班級中隨機選取一名學生作為學習對象X^j(j＝1,2,3,…,N,j≠i),學生Xⁱ在分析了自己與X^j的差異后進行學習調整，“學習”過程用公式定義為：

其中，r_i代表第i個學生的學習步長；

在學習階段完成后，根據學習成績的前后對比，更新每個學生的成績；

2.2)教學因子的改進

基本TLBO算法中，教學因子TF的取值只有1或2，意味著學生對教師的授課全盤接受或全盤否定，顯然不符合實際。針對基本TLBO算法中的教學因子TF進行改進，提出一種動態的教學因子：

其中，TF_min和TF_max取固定值，一般為1和2，f_min表示當前搜索到的所有解的最優適應度值，f表示班級中某一學生的成績；

2.3)教學階段的改進

基本TLBO算法中，學生成績的更新取決于原有成績和教師與全班同學平均成績的差異但是學生會逐漸適應教師的授課方式、授課節奏，更加的認同并接受自身與教師教師之間的差值difference；引入適應值λ來更新原有的difference_old:

其中，iter為當前迭代次數，iter_max為迭代總次數。