[發明專利]冷凍水系統的優化控制算法

有效

• 申請號: 202110473260.0
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113124552B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 劉紅俐;莊夢祥;朱其新
• 申請（專利權）人: 蘇州科技大學
• 主分類號: F24F11/62
• 分類號: F24F11/62;F24F5/00
• 代理公司: 蘇州今邁知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32524
• 代理人: 張佩璇

本發明涉及一種冷凍水系統的優化控制算法，采用PID控制器對冷凍水系統進行控制，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K_p、K_i和K_d；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。本發明使用隨機游走策略對麻雀群進行隨機的擾動，增強麻雀群的搜索能力，并隨著迭代次數的增加，減小決策變量的限值；另外，加入高斯變異，在個體的周圍進行充分的搜索，比較適應度函數，更新麻雀個體所在群體中的位置。本發明提出的控制算法解決了算法容易陷入局部最小值的問題，且超調小，響應速度快，穩定性也得到了相應的改善。

技術領域

本發明涉及控制系統的算法優化領域，尤其涉及一種冷凍水系統的優化控制算法。

背景技術

冷凍水系統是暖通空調系統的主要組成部分，冷凍水系統具有非線性、時變性、時滯性等特點。使用傳統的PID控制器對冷凍水系統進行控制時，會導致其超調大，響應慢等問題，不能起到很好的控制作用。很多學者將群體優化算法運用到PID控制器的參數整定上來，并且取得了不錯的效果，但是群體優化算法存在著容易陷入局部最優的問題。薛建凱在2020年提出了麻雀搜索算法(Sparrow Search Algortihm,SSA)，該算法有較好的收斂速度和穩定性，但是和其他的算法一樣，隨著迭代次數增加，麻雀搜索算法也存在容易陷入局部最優的問題。

因此，如何提供一種能夠解決算法容易陷入局部最小值的問題的冷凍水系統的優化控制算法是本領域技術人員亟待解決的一個技術問題。

發明內容

本發明提供一種冷凍水系統的優化控制算法，以解決上述技術問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種冷凍水系統的優化控制算法，采用PID控制器對冷凍水系統進行控制，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K_p、K_i和K_d；

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。

較佳地，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K_p、K_i和K_d包括：將麻雀群中的麻雀分為發現者和加入者，實時更新麻雀的位置，所述發現者用于發現目標函數值的最優區域，所述加入者向所述發現者靠攏，形成一個有秩序的麻雀群，以確定能夠使所述目標函數值最低時所對應的所述PID控制器的三個參數的值。

較佳地，所述發現者的位置更新如下：

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為優化PID參數個數，取值1、2、3，j＝1,2,3,…,n，d＝1,2,3,…,d_max；d_max代表迭代的最大次數；α為隨機數，取值范圍為(0,1]；Q是服從正態分布的隨機數；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R₂ST時，表明麻雀沒有發現捕食者，麻雀群處于安全區域；當R₂≥ST時，表明麻雀群中的某些麻雀發現了捕食者，并且會向其他的麻雀發出警報，麻雀會改變搜索策略，撤離到安全區域。

較佳地，所述加入者的位置更新如下：