基于数值仿真的单目标多变量渠道控制参数寻优算法研究

【目的】采用优化的寻优算法进行高效PI控制参数寻优。【方法】首先采用复合梯度法和复合粒子群法进行单一渠池PI控制参数寻优,对寻优过程中存在的初值不稳定等问题进行了探讨和针对性优化,提出了一种适用于渠道控制的分步寻优算法;随后针对多渠池的多变量问题提出了随机多渠池多变量寻优算法与固定权重的多渠池多变量寻优算法。【结果】单渠池工况下,复合梯度法和复合粒子群法能较好地解决寻优初值不稳定及寻优效率低下的问题。在控制效果相当的情况下,2种算法较均匀网格法的计算效率均得到显著提升,最长寻优耗时仅为网格法的5%左右。复合梯度法所用平均寻优耗时仅仅为复合粒子群算法的35.76%,复合梯度法较复合粒子群算法更为高效。多渠池工况下,随机多渠池多变量寻优算法与固定权重的多渠池多变量寻优算法在显著提高寻优效率的同时保证了较好的控制性能。然而,随机多渠池多变量寻优的控制效果较固定权重的多渠池多变量寻优有较大的改善,随机法较固定权重法的流量偏差小90.48%、闸门开度偏差小77.57%,系统稳定时间小17.05%,水位偏差小50.42%。但随机法所付出的时间成本也较高,寻优耗时较固定权重法多63.19%。【结论】随机多渠池多变量寻优算法的寻优耗时更长但控制性能更佳,使用者可根据其对于控制性能或耗时的要求有针对性地选择。