基于遗传模糊免疫算法的比例-积分-微分参数整定优化

针对工业过程中的比例-积分-微分(proportional integral differential,PID)参数整定较难的问题,在分析模糊免疫算法的基础上,提出了一种遗传模糊免疫算法,用于在线整定PID参数。该算法用免疫反馈机理在线调整比例系数,模糊算法在线整定积分系数和微分系数。同时,该算法引用具有全局寻优特性的遗传算法优化免疫参数,克服了免疫参数选取不当而导致系统超调量较大、响应速度过慢的问题。针对工业过程中的无时滞过程、一阶惯性加时滞过程、二阶惯性加时滞过程、高阶系统过程,将该算法用于PID参数整定优化,并与模糊免疫算法、免疫PID算法、常规PID算法整定结果进行对比分析。仿真实验结果表明,遗传模糊免疫算法整定出的PID参数具有超调量小、调节时间短、抗干扰性强、鲁棒性强等优点,取得了较好的控制效果。

模糊免疫算法及其在金属磁记忆检测中的应用

将模糊聚类算法原理引入到免疫算法中,形成无监督学习的模糊免疫算法,并基于该算法建立起智能分析模型,对金属磁记忆检测信号特征进行分析。实验表明,基于该算法建立的模型对实验材料的状态识别能够达到较高的准确率。

基于模糊免疫算法的管道缺陷磁记忆识别

在金属管道的磁记忆检测中,管道缺陷状态的识别普遍是基于单个检测信号特征值来进行分析的。这种方法存在误检率高、可靠性低等问题。为此,构建了一个基于模糊免疫算法的智能识别模型,将磁记忆检测信号多个特征值组合为一个向量,作为识别模型的输入向量,以分析识别管道缺陷的状况。实验表明,该方法能够对管道缺陷进行准确、有效的识别。

基于模糊免疫算法的溶剂脱水塔软测量

在实数编码免疫算法的基础上引进了模糊控制技术,对免疫算法中的两个关键参数实现了模糊自适应调整,很好地解决了基本免疫算法中收敛精度低和寻优速度慢的缺点。模糊免疫算法被用于优化BP神经网络的结构和参数。结果表明,不但网络的结构得到控制,而且泛化性能有了较大的提高;同时,算法在优化神经网络上的有效性也在溶剂脱水塔醋酸浓度软测量建模中得到很好地证实。

基于模糊免疫算法的变风量空调系统PID控制

由于变风量空调系统具有惯性大、时间滞后等特点,单独采用常规PID控制往往效果欠佳。本文借鉴生物免疫反馈机理和模糊控制理论,设计了模糊免疫PID控制器,将模糊免疫算法应用于室内温度控制环节,并运用模糊免疫PID控制技术对温室进行仿真试验。试验结果表明,控制环节的精度、鲁棒性、超调量及调整时间都得到较大改善。

基于模糊免疫算法的电网电源自动规划优化方法研究

为了满足日益增长的电力能源需求,分布式电源并入大电网的规模呈现逐渐加大的趋势。但是,由于可再生能源——风能、太阳能等存在着无规律特征,使得电源出力不确定,容易造成电力能源分布不均的现象,影响电网的稳定运行,提出基于模糊免疫算法的电网电源自动规划优化方法研究。构建电网电源(火力电源、风力电源、水力电源与光伏电源)数学模型,以此为基础,以投资成本、网络损耗及其环境效益为目标,构造电网电源自动规划优化目标函数,并确定约束条件——电源容量约束条件、功率平衡约束条件与供电可靠性约束条件,基于模糊免疫算法确定最佳的电源自动规划优化方案,执行确定方案即可实现电网电源的自动规划优化。实验数据显示:在不同实验工况背景下,提出方法应用后获得电力不足频率最小值为4%,电源规划优化成本最小值为101万元,污染物排放量最小值为10 mg/m3,充分证实了提出方法电源规划优化效果更好。

基于模糊免疫算法和PLC的永磁直驱风电系统变桨增益控制方法

为保证永磁直驱风电系统的可靠、稳定运行,提出基于模糊免疫算法和可编程逻辑控制器(PLC)的永磁直驱风电系统变桨增益控制方法。对永磁直驱风电系统运行气动特性进行了分析,确定风速对其气动特性的影响;以PLC控制器为核心,引入模糊比例-积分-微分(PID)控制算法,并在控制器中引入变增益因子形成增益控制参数;将发电机转速和功率作为该算法的输入量,实现叶尖速比和桨距角的自动调节。采用免疫算法对增益控制参数进行优化,以此提升模糊PID算法的动态性和静态性,保证了变桨增益控制效果。测试结果显示,该方法依据发电机转速和功率作为控制输入量较合理,有效控制风轮转速在1 r/min以内,功率变化范围在7.2~7.5 kW之间,风能利用能率在70%~80%之间,最大超调量为3.32%,控制效果良好。

基于人工蜂群算法优化的燃气发生器压强自适应模糊免疫PID控制

固冲发动机燃气流量控制系统因具有较强的非线性和时变性,导致其控制问题较难解决。为了实现对燃气压强的精确闭环控制,设计了基于人工蜂群算法优化的自适应模糊免疫PID (ABC-AFI-PID)控制器。控制器的比例系数由模糊免疫控制器在线修正,积分和微分系数由自适应模糊控制器实时调整,并应用人工蜂群算法对控制器的设计参数进行鲁棒优化。采用ABC-AFI-PID控制器、自适应模糊PID (AF-PID)控制器和传统PID控制器分别对某滑盘阀式流量控制系统的线性和非线性模型进行仿真,来验证控制器在设计工作点(7.24MPa)附近以及全压强调节范围内的动态性能和稳态性能。结果表明:在不同的工况下,ABC-AFI-PID控制器体现出良好的品质。相比于AF-PID控制器可将压强响应速度提高约1.8～2.5倍,相比于传统的PID控制器可将压强响应速度提高约4.6～5.1倍,并且其超调量也被控制在7.14%以内。该控制器在快速性、稳定性和鲁棒性上均展现出了巨大优势,显著地提高了燃气流量控制系统的性能。

基于模糊免疫PID算法的施肥营养液pH值调节

精准园艺农业中一些作物会对施肥所用营养液有pH值的要求。基于此,本试验设计了施肥营养液pH值调节控制系统。针对在施肥营养液pH值调节过程中出现的非线性、大时迟滞性等问题,采用了基于模糊免疫PID算法来控制pH值。整个算法是基于微控制器STM32F104实现的,采用Matlab软件对算法进行了仿真,在仿真过程中,将模糊免疫PID算法与传统PID算法进行了仿真数据比较,试验结果表明模糊免疫PID算法在调节速度、控制pH的准确性和稳定性方面均优于传统PID算法。最后将模糊免疫PID算法应用于所设计的肥液pH值调节平台,结果表明该算法具有良好的稳定性、准确性。

基于STM32和模糊免疫PID算法的电机调速系统设计

传统的直流电机调速方法通常采用PID控制,该控制方法的原理和实现方式均较为简便。但在当前的工业环境中,控制系统因为综合因素的干扰通常是非线性的,使用传统PID算法对其进行调节,性能较差、准确度较低。针对上述问题,文中对传统PID算法进行了改进,引入模糊理论进行规则制定,通过免疫算法完成系统自适应调节。使用STM32开发板作为硬件平台,以电机为被控对象,采用模糊免疫PID算法对电机转速进行调节。实验结果表明,所设计的调速系统在稳定性以及抗干扰性方面均有良好的表现。在电机转速测试中,转速调节误差均在1%以内,说明所提算法可以对电机转速进行准确调节,系统实时性强且运行稳定。

基于改进模糊免疫PID的变频空调低速域控制研究

针对家用变频空调压缩机工作于低速域时其转速波动大的问题,以内埋式永磁同步电机(IPMSM)的最大转矩电流比控制系统为平台,设计了改进的模糊免疫PID智能转速控制器。优化的转速控制器利用免疫算法对隶属函数和控制规则进行分阶段优化,大大降低了计算复杂度;同时,引入加权因子,实现了控制器在模糊控制和模糊免疫PID控制之间的控制模式转换。改进的模糊免疫PID控制器克服了传统模糊免疫PID只针对比例系数进行免疫优化的缺点,可实现比例、积分、微分参数的免疫智能实时并行优化。为验证改进控制器的有效性,以MATLAB为平台,以纯滞后系统为控制对象,对改进后和传统的模糊免疫PID控制器的单位阶跃响应控制效果进行对比。对比结果表明前者具有更高的控制精度和更短的上升时间。利用改进的模糊免疫PID代替控制系统中传统的转速控制器,可使压缩机低速域的响应速度和稳态精度得到明显改善。

基于自适应模糊免疫PID阀门定位器的设计

传统工业阀门定位器具有控制精度低、功耗大、控制方式单一、阀位易抖动等缺点,且其在使用的过程中须进行现场调试才能进一步适应生产要求;为了提高阀门定位器控制系统的适应能力,对控制算法进行了深入研究,设计了一种基于STM32芯片的低功耗阀门定位器;硬件设计以STM32L152芯片为控制核心,外围电路包括4~20 mA转3.3 V电源电路、开度/位移信号转换电路、人机交互模块电路;软件设计采用自适应免疫模糊PID算法替代常规PID算法,实现了阀位控制参数的自整定;在MATLAB中构建阀门各机构数学模型的广义传递函数,搭建仿真电路;最终得出控制系统的调整时间只需0.8 s,且在整个控制过程中无超调量产生;有效提高了阀门的控制精度,避免了阀位的抖动现象。

自动化立体仓库堆垛机控制的优化设计

为解决自动化立体仓库堆垛机速度和位置控制所存在的问题,对自动化立体仓库堆垛机控制系统进行简单概述并对其现状进行分析。针对堆垛机速度控制方面存在的问题采用S型速度控制曲线解决;针对堆垛机位置控制方面的问题采用模糊免疫算法PID控制算法取代传统PID控制算法,并分别对优化效果进行验证。

便携式PCR-CE微流体芯片分析仪控制系统设计

本文设计并开发出用于DNA聚合酶链式反应(PCR)和毛细管电泳(CE)分离的微流体芯片分析仪控制系统。本系统采用32位嵌入式微控制器ARM实现PCR扩增所需的3条恒温区的闭环温度控制和毛细管电泳分离功能所需的高压电场自动控制。由于对恒温区温度的精确控制是影响PCR反应的关键因素,因此温度控制系统采用模糊免疫PID算法实现对温度的精确控制,其控制性能优于常规PID控制器。本仪器还包括矩阵式键盘、小型液晶显示屏、串行通信模块和毛细管电泳分离模块。实验结果表明本系统不但完全满足设计要求,而且PCR温度控制更加精确,分析软件功能全面,系统体积小,便于室外使用。

小型太阳能光伏系统一体机的研究

针对小型太阳能光伏系统充电效率和一体机质量问题,提出一种新的充电控制策略,并对逆变器拓扑结构进行了改进。采用免疫模糊最大功率控制算法和过充电压温度补偿相结合的三阶段充电控制策略,使光伏系统在充分利用太阳能阵列输出功率的基础上,缩短铅酸蓄电池的充电时间,延长电池的寿命;采用一种去除了工频变压器的新型交错并联反激式逆变器拓扑产生220 V交流电供给负载,有效减小了逆变器体积,降低了系统成本。

PCR-CE微流体芯片控制系统开发

本文设计具有DNA聚合酶链式反应(PCR)和毛细管电泳(CE)分离检测功能的微流体芯片控制系统。本系统采用32位嵌入式微控制器ARM实现PCR扩增所需的闭环温度控制功能,毛细管电泳分离所需的高压电场自动调度功能和毛细管电泳电化学检测功能。采用模糊免疫PID控制算法实现对温度的精确控制,其控制性能远优于常规PID控制器,实现了PCR-CE微流体芯片系统的低成本和小型化。