[發(fā)明專利]冷凍水系統(tǒng)的優(yōu)化控制算法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110473260.0 | 申請日： | 2021-04-29 |
| 公開（公告）號： | CN113124552B | 公開（公告）日： | 2022-07-19 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 劉紅俐;莊夢祥;朱其新 | 申請（專利權(quán)）人： | 蘇州科技大學(xué) |
| 主分類號： | F24F11/62 | 分類號： | F24F11/62;F24F5/00 |
| 代理公司： | 蘇州今邁知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32524 | 代理人： | 張佩璇 |
| 地址： | 215000 *** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 冷凍 水系 優(yōu)化 控制 算法 | ||
1.一種冷凍水系統(tǒng)的優(yōu)化控制算法，其特征在于，采用PID控制器對冷凍水系統(tǒng)進行控制，并采用改進后的麻雀搜索算法獲取所述PID控制器的三個參數(shù)Kp、Ki和Kd；
所述麻雀搜索算法的改進方法至少包括：采用隨機游走策略對所述麻雀搜索算法進行改進，以及采用高斯變異對所述麻雀搜索算法進行改進；
采用改進后的麻雀搜索算法獲取所述PID控制器的三個參數(shù)Kp、Ki和Kd包括：將麻雀群中的麻雀分為發(fā)現(xiàn)者和加入者，實時更新麻雀的位置，所述發(fā)現(xiàn)者用于發(fā)現(xiàn)目標函數(shù)值的最優(yōu)區(qū)域，所述加入者向所述發(fā)現(xiàn)者靠攏，形成一個有秩序的麻雀群，以確定能夠使所述目標函數(shù)值最低時所對應(yīng)的所述PID控制器的三個參數(shù)的值；
采用隨機游走策略對所述麻雀搜索算法進行改進后，麻雀的位置更新如下所示：
其中，表示麻雀第d次迭代第i維的位置；ai為第i維變量隨機游走的最小值；bi為第i維變量隨機游走的最大值；
采用高斯變異對所述麻雀搜索算法進行改進后，麻雀的位置更新如下所示：
其中，表示麻雀第d次迭代第i維的位置；N表示變異因子。
2.如權(quán)利要求1所述的冷凍水系統(tǒng)的優(yōu)化控制算法，其特征在于，所述發(fā)現(xiàn)者的位置更新如下：
其中，表示第i維度的第j只麻雀在第d次迭代時所處的位置，i為優(yōu)化PID參數(shù)個數(shù)，取值1、2、3，j＝1,2,3,…,n，d＝1,2,3,…,dmax；dmax代表迭代的最大次數(shù)；α為隨機數(shù)，取值范圍為(0,1]；Q是服從正態(tài)分布的隨機數(shù)；L代表一個1×3的矩陣，該矩陣中的每個元素都為1；R2代表警戒值，取值范圍為(0,1)；ST代表安全值，取值范圍為[0.5,1]；當(dāng)R2ST時，表明麻雀沒有發(fā)現(xiàn)捕食者，麻雀群處于安全區(qū)域；當(dāng)R2≥ST時，表明麻雀群中的某些麻雀發(fā)現(xiàn)了捕食者，并且會向其他的麻雀發(fā)出警報，麻雀會改變搜索策略，撤離到安全區(qū)域。
3.如權(quán)利要求2所述的冷凍水系統(tǒng)的優(yōu)化控制算法，其特征在于，所述加入者的位置更新如下：
其中，表示麻雀群中最差的位置；表示所述發(fā)現(xiàn)者所占據(jù)的最佳位置；A代表一個1×3的矩陣，其中的元素隨機賦值為-1或1，且有A+＝AT(AAT)-1；當(dāng)jn/2時，表明第j個加入者適應(yīng)度值比較低，沒有獲取食物，處于饑餓狀態(tài)，此時該加入者需要飛往其他的地方尋找食物；當(dāng)j≤n/2時，表明第j個加入者會在目前發(fā)現(xiàn)的最佳位置周圍搜索食物。
4.如權(quán)利要求3所述的冷凍水系統(tǒng)的優(yōu)化控制算法，其特征在于，在麻雀群中，還加入了偵查預(yù)警的機制，預(yù)警麻雀會發(fā)現(xiàn)危險并向安全的地方進行轉(zhuǎn)移，所述預(yù)警麻雀的位置更新如下：
其中，是麻雀群中最好的位置；β代表步長控制參數(shù)，是服從均值為1，方差為0的正態(tài)分布的隨機數(shù)；K為隨機數(shù)，取值范圍為[-1,1]；fj為第j個麻雀的適應(yīng)度值；fg和fw分別表示麻雀群中最大的適應(yīng)度值和最小的適應(yīng)度值；ε為常數(shù)，避免分母出現(xiàn)0值，此處取值為10-8；當(dāng)fj＞fg時，麻雀正處于麻雀群的邊緣位置，容易受到捕食者的攻擊；當(dāng)fj≠fg時，處于麻雀群中間的麻雀需要向其他的麻雀靠攏。
5.如權(quán)利要求1所述的冷凍水系統(tǒng)的優(yōu)化控制算法，其特征在于，將所述冷凍水系統(tǒng)中的PID控制器的參數(shù)用所述麻雀群的形式表達如下：
其中，d表示當(dāng)前迭代的次數(shù)；n表示該麻雀群中麻雀的數(shù)量；
相對應(yīng)的適應(yīng)度函數(shù)如下：
其中，e(t)為輸入值與輸出值之間的誤差；
在麻雀群中，每一行代表著PID控制器中的三個參數(shù)，則每一個麻雀的適應(yīng)度函數(shù)值如下：
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