[發(fā)明專(zhuān)利]基于改進(jìn)細(xì)菌菌落的主蒸汽溫度線性自抗擾串級(jí)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110758461.5
• 申請(qǐng)日: 2021-07-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114167909B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 印江;曹振乾;侯鵬飛;張津華;白建云;袁華保峰;李麗鋒
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山西大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G05D23/19
• 分類(lèi)號(hào): G05D23/19
• 代理公司: 太原申立德知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14115
• 代理人: 程園園

1.基于改進(jìn)細(xì)菌菌落的主蒸汽溫度線性自抗擾串級(jí)控制方法，其特征在于，所述控制方法的外回路采用線性自抗擾控制器，基于改進(jìn)細(xì)菌菌落優(yōu)化算法對(duì)線性自抗擾控制器的帶寬ω_c、被控對(duì)象參數(shù)b的估計(jì)值b₀進(jìn)行優(yōu)化，包括以下步驟：

步驟1，初始化算法的相關(guān)參數(shù)，設(shè)置相關(guān)約束條件，線性自抗擾控制器的兩個(gè)參數(shù)看作空間中的一組可行解(ω_c,b₀)；

步驟2，初始化單個(gè)或3～5個(gè)細(xì)菌個(gè)體；

步驟3，根據(jù)細(xì)菌個(gè)體當(dāng)前位置，調(diào)用被控對(duì)象程序用公式(22)評(píng)價(jià)細(xì)菌適應(yīng)度值，即計(jì)算每個(gè)細(xì)菌的目標(biāo)函數(shù)值，記錄當(dāng)前g_best以及(ω_c,b₀)，并采用隨機(jī)搜索方法，更新g_best以及線性自抗擾控制器的兩個(gè)參數(shù)(ω_c,b₀)，公式(22)如下：

其中，ΔJ為Δt時(shí)間段內(nèi)誤差函數(shù)加權(quán)之后的積分值，Δt為采樣周期，E為誤差，τ為時(shí)間；

步驟4，若當(dāng)前細(xì)菌個(gè)體適應(yīng)度值優(yōu)于上一次細(xì)菌個(gè)體適應(yīng)度值，當(dāng)前細(xì)菌個(gè)體進(jìn)行前進(jìn)操作，用公式(15)～(17)更新位置后執(zhí)行步驟5，否則，進(jìn)行翻滾操作，用公式(18)更新位置后執(zhí)行步驟6，公式(15)～(18)如下：

v_i+1＝α[v_i+r₁·rand·(f_best-x_i)+r₂·rand·(g_best-x_i)] (15)

x_i+1＝v_i+v_i+1 (17)

x_i+1＝x_i+r₃·randn·(g_best-x_i) (18)

其中，v_i+1為第i+1次迭代時(shí)細(xì)菌個(gè)體的運(yùn)動(dòng)方向；v_i為第i次迭代時(shí)細(xì)菌個(gè)體的運(yùn)動(dòng)方向；x_i+1為第i+1次迭代時(shí)細(xì)菌個(gè)體在解空間中的位置；x_i為第i次迭代時(shí)細(xì)菌個(gè)體在解空間中的位置；f_best為細(xì)菌個(gè)體父代所經(jīng)歷的最優(yōu)位置；g_best為整個(gè)菌落迄今為止所經(jīng)歷的最優(yōu)位置；r₁，r₂以及r₃為系數(shù)；rand為(0,1)之間的隨機(jī)數(shù)；

步驟5，判斷當(dāng)前種群是否達(dá)到最大種群，是返回步驟3；否則，若連續(xù)前進(jìn)NP次達(dá)到死亡條件，則執(zhí)行繁殖操作，然后再返回執(zhí)行步驟3，若連續(xù)前進(jìn)NP次沒(méi)有達(dá)到死亡條件，則直接返回執(zhí)行步驟3；

步驟6，若連續(xù)翻滾ND次達(dá)到死亡條件，則執(zhí)行死亡操作，然后執(zhí)行步驟7，否則返回執(zhí)行步驟3；

步驟7，若種群數(shù)為零，則算法結(jié)束，輸出最優(yōu)參數(shù)值ω_c、b₀，否則返回繼續(xù)執(zhí)行步驟3。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于改進(jìn)細(xì)菌菌落的主蒸汽溫度線性自抗擾串級(jí)控制方法，其特征在于，所述步驟1中相關(guān)參數(shù)為種群規(guī)模、繁殖條件。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于改進(jìn)細(xì)菌菌落的主蒸汽溫度線性自抗擾串級(jí)控制方法，其特征在于，所述步驟1中相關(guān)約束條件為：

式中，x_i+1為第i+1次迭代時(shí)細(xì)菌個(gè)體在解空間中的位置，X_max是細(xì)菌個(gè)體位置最大值，X_min是細(xì)菌個(gè)體位置最小值。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于改進(jìn)細(xì)菌菌落的主蒸汽溫度線性自抗擾串級(jí)控制方法，其特征在于，所述步驟3中隨機(jī)搜索方法為在每次迭代后，以某R_g為半徑，在最優(yōu)位置附近進(jìn)行k次隨機(jī)搜索，改進(jìn)的g_best最優(yōu)位置為：

式中，k是在最優(yōu)位置附近第k次隨機(jī)搜索，是個(gè)體第i次迭代時(shí)最優(yōu)位置第k次隨機(jī)搜索，R_g是隨機(jī)搜索半徑，R_i是慣性比例，表示對(duì)當(dāng)前最優(yōu)位置的繼承，rand·R_g為搜索步長(zhǎng)。