[發(fā)明專利]一種基于橢圓焦半徑改進(jìn)型海鷗算法的風(fēng)力機(jī)葉片振動(dòng)控制器設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110377197.0
• 申請(qǐng)日: 2021-04-08
• 公開（公告）號(hào): CN113110024B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李迺璐;曹智廣;徐文濤;顧陳洋;于蓓蓓;朱麗穎;張晗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 揚(yáng)州大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B11/42
• 分類號(hào): G05B11/42
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張弛

1.一種基于橢圓焦半徑改進(jìn)型海鷗算法的風(fēng)力機(jī)葉片振動(dòng)控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：根據(jù)風(fēng)力機(jī)葉片振動(dòng)量和驅(qū)動(dòng)控制量，設(shè)計(jì)葉片分?jǐn)?shù)階PID振動(dòng)控制器；

S2：設(shè)計(jì)一種基于橢圓焦半徑的改進(jìn)型海鷗算法；

S3：S1的葉片分?jǐn)?shù)階PID振動(dòng)控制器，其待整定參數(shù)為K_P、K_I、K_D、λ、μ，其中，K_P為比例增益，K_I為積分增益，K_D為微分增益，λ為積分分?jǐn)?shù)階參數(shù)，μ為微分分?jǐn)?shù)階參數(shù)，設(shè)置目標(biāo)函數(shù)，利用S2的改進(jìn)型海鷗算法對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行整定；S2中的基于橢圓焦半徑的改進(jìn)型海鷗算法的步驟如下：

S2.1:設(shè)置算法參數(shù):定義個(gè)體維度D，海鷗種群S，最大迭代次數(shù)G,定義頻率參數(shù)f_c，定義橢圓相關(guān)參數(shù)：a₀,e，其中，a₀是橢圓長(zhǎng)半徑，e是橢圓離心率；定義橢圓角的調(diào)節(jié)參數(shù)：p₁,p₂,p₃,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取值；

S2.2:初始化種群：初始化取值范圍，根據(jù)S2.1的算法參數(shù)在取值范圍內(nèi)隨機(jī)初始化每只海鷗位置P(i)；

S2.3:評(píng)價(jià)目標(biāo)函數(shù)：根據(jù)目標(biāo)函數(shù)計(jì)算每只海鷗位置的適應(yīng)度，更新每只海鷗的最佳位置，更新種群最佳位置P_bs(i)；

S2.4:遷移運(yùn)動(dòng)：在遷徙運(yùn)動(dòng)中，海鷗根據(jù)避免碰撞的原則從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置，朝著S2.3的P_bs(i)移動(dòng)并保持在P_bs(i)附近，移動(dòng)后的海鷗新位置為D_s(i)；

S2.5:基于橢圓焦半徑調(diào)節(jié)海鷗螺旋移動(dòng)參數(shù)：在迭代過程中，基于橢圓焦半徑原理，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)海鷗螺旋移動(dòng)參數(shù)u，v，從而改變海鷗螺旋移動(dòng)的路徑和速度；具體根據(jù)以下公式調(diào)節(jié)海鷗螺旋移動(dòng)參數(shù)：

u＝|MF₁|＝|e×x₀-a₀|＝|e×a₀×cos(θ_e)-a₀|

v＝|MF₂|＝|e×x₀+a₀|＝|e×a₀×cos(θ_e)+a₀|

其中，u，v為海鷗螺旋移動(dòng)參數(shù),M為橢圓上可移動(dòng)的點(diǎn)，其橫坐標(biāo)為x₀,θ_e為M點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橢圓角，|MF1|為橢圓右側(cè)焦半徑長(zhǎng)度，|MF2|為橢圓左側(cè)焦半徑長(zhǎng)度，a₀為橢圓長(zhǎng)半徑，e為橢圓離心率，cos為余弦函數(shù)；

橢圓角θ_e隨著M點(diǎn)在橢圓上的移動(dòng)而發(fā)生變化，用來調(diào)節(jié)u，v的變化速率，根據(jù)以下公式定義：

其中，p₁,p₂,p₃為橢圓角的調(diào)節(jié)參數(shù)，t_k為迭代次數(shù)i與最大迭代次數(shù)G的比例，θ_e為橢圓角，范圍為0-180度；

S2.6:攻擊運(yùn)動(dòng)：海鷗根據(jù)S2.5中的公式進(jìn)行攻擊運(yùn)動(dòng)并移動(dòng)位置，攻擊運(yùn)動(dòng)后每只海鷗的更新位置為P_s(i)；

S2.7:保持迭代：返回S2.3并保持迭代，直至達(dá)到最大迭代數(shù)G時(shí)輸出最終計(jì)算結(jié)果；步驟S2.4中，包括以下分步驟：

S2.4.1:為了避免相鄰海鷗之間的碰撞，通過附加變量A定義更新每只海鷗的位置：

i＝0,1,2,...,G

其中，P(i)為海鷗位置，C_s(i)為避免碰撞后的更新位置，i為迭代次數(shù)，A為附加變量，f_c為A的頻率系數(shù)，在迭代過程中A的取值線性降低至0，G為最大迭代次數(shù)，Max表示最大值函數(shù)；

S2.4.2:為了獲取充足的食物，海鷗在避免碰撞后朝著種群最佳位置P_bs(i)移動(dòng)，更新位置：

M_s(i)＝B×(P_bs(i)-P(i))，B＝2×A²×rd

其中，M_s(i)為朝著種群最佳位置移動(dòng)后的更新位置，B為關(guān)于A的變量，rd為[0,1]之間的隨機(jī)數(shù)，A來自步驟S2.4.1；

S2.4.3:海鷗移動(dòng)并保持在種群最佳位置附近，更新位置：

D_s(i)＝|C_s(i)+M_s(i)|

其中，D_s(i)為海鷗遷徙運(yùn)動(dòng)后的更新位置，C_s(i)來自步驟S2.4.1，M_s(i)來自步驟S2.4.2。