基于遗传算法的电动负载模拟器ITAE控制器设计和仿真

在电动负载模拟器(ELS)的控制系统设计过程中,其优化控制参数一般需通过大量试验来确定。本文根据ELS的工作原理建立了其执行机构的数学模型,并分析了连接刚度参数对系统性能的影响,指出在满足系统闭环响应技术指标条件下,应选择低的连接刚度;结合加载梯度参数,选择适当的连接刚度,设计了ELS的复合控制器结构,并采用遗传算法对复合控制器中的各控制参数按ITAE准则进行了寻优,获得了复合控制器参数。仿真和试验结果表明:在该控制器作用下,闭环系统的静差小于0.5%,并且其正弦响应在10Hz时的幅差小于10%,相差小于10deg。

机器人柔性手臂混合ITAE最佳鲁棒控制研究

机器人柔性手臂动力学模型的复杂性及客观系统中的不确定因素,使传统的控制系统很难达到预定的控制要求,寻求鲁棒性强的控制策略势在必行。针对模型参数及扰动的不确定性,进行混合ITAE最佳控制、H∞PID鲁棒控制策略研究,同时利用遗传算法(GA)的隐含并行性和全局搜索特点整定控制器的控制参数以达到混合ITAE、H∞优化性能,并用MATLAB软件进行数值仿真,结果表明这种控制设计方法适用于柔性机器人手臂的控制。

基于ITAE指标的PID控制器参数优化设计

研究了比例-微分-积分(PID)控制器参数自整定问题,提出一种基于改进粒子群优化算法的PID控制器参数自整定方法,并以时间乘以误差绝对值积分(ITAE)的性能指标为适应度函数,对具有实参数不确定性的热工对象进行PID控制器参数整定,所设计的PID控制系统的ITAE性能指标比极点法,GPM法,Cohen法,IMC法效果更好,并通过超临界锅炉过热汽温控制的仿真实例验证了方法的有效性。

基于GA-ITA的输油管道泄漏定位研究

针对输油管道泄漏定位问题,提出基于遗传算法(GA)的反瞬态分析(ITA)法输油管道泄漏定位模型(即GA-ITA模型)。首先,采用龙格-库塔法求解管道流体动力学模型;其次,分析输油管道泄漏工况特征,将泄漏定位问题转换为最优化问题,建立了ITA法输油管道泄漏定位模型,分别采用GA、PSO、SAA和TS 4种算法求解该模型,并结合室内试验数据,对比了4种算法的计算速度和精度;最后,根据建立的基于GA-ITA的输油管道泄漏定位模型,设置管长为5~20km、内径为100~400mm的管道,当泄漏率为2%~20%时,分析GA-ITA模型的适应性。结果表明:GA-ITA模型的计算速度最快(约2.3s/次),管道泄漏定位误差最小(0.07%~4.67%);对于不同泄漏工况的仿真管道,GA-ITA模型均具有良好的适应性。

一种ITAE六旋翼无人机双闭环串联-前馈PID姿态控制算法

针对传统比例积分微分(PID)控制算法在多旋翼姿态控制时因闭环零点所导致的系统超调量增加、反应速度降低的问题,以六旋翼无人机为研究平台,提出一种时间加权绝对误差值积分(ITAE)指标双闭环串联-前馈PID姿态控制算法。结果表明,在该算法下系统的超调量σ可控制在2%以下,调节时间ts控制在0.5 s以内,可实现对六旋翼无人机高度、偏航角、仰俯角和滚转角的控制,可保证无人机系统的稳定性且使稳态误差接近于0。该算法有效解决了传统PID控制算法在进行姿态控制时存在的超调量大、调节时间长的问题,同时也解决了前馈滤波PID算法控制时出现的超调量降低、调节时间增加的问题,说明算法对六旋翼无人机具有较好的控制效果。

A Novel Evolutionary-Fuzzy Control Algorithm for Complex Systems

This paper presents an adaptive fuzzy control scheme based on modified genetic algorithm. In the control scheme, genetic algorithm is used to optimze the nonlinear quantization functions of the controller and some key parameters of the adaptive control algorithm. Simulation results show that this control scheme has satisfactory performance in MIMO systems, chaotic systems and delay systems.

基于IPOA和PIDD2-FOI的电力系统负荷频率控制

对于互联电网的负荷频率控制而言,不合适的控制器或者不合适的控制器参数选择会严重降低电网在遭遇负荷扰动时的稳定性,因此,选择合适的控制器并进行有效的参数整定十分重要。针对两个区域互联电网的负荷频率控制问题,设计一种带一阶惯性环节和滤波系数的PID加二阶导数控制器(PIDD2-FOI)。为了更好地寻找控制器的最优参数,基于Tent混沌映射对鹈鹕优化算法进行改进,并将经过改进的鹈鹕优化算法(IPOA)与其他算法在不同的测试函数下进行对比。结果表明,改进的鹈鹕优化算法不易陷入局部最优,具有更好的寻优效果。再以时间乘绝对误差积分(ITAE)准则作为目标函数,采用IPOA同时进行多种控制器参数优化,在多种干扰情形下对比不同控制器的控制效果。对比结果表明,所设计的PIDD2-FOI控制器具有更优越的控制能力,可以有效地维持系统的频率和联络线交换功率的稳定。

基于模糊复合最优粒子群算法的矿用电机控制系统参数优化

提出一种模糊复合最优粒子群优化(FHMPSO)算法,并将该算法应用于永磁同步电机控制系统PI调速器参数整定与优化中。优化算法的适应度函数采用永磁同步电机转速偏差ITAE指标,采用永磁同步电机矢量控制系统模型对原始PSO,HMPSO和FHMPSO算法进行了仿真测试,仿真结果表明FHMPSO算法相对于其他PSO算法,能够更好地实现电机控制系统中PI参数的优化调节,达到更加良好的动态及稳态性能。

基于改进模拟退火算法的采煤机滚筒调高优化研究

针对传统的采煤机滚筒调高技术存在着稳定性低,跟踪性能差的问题,提出一种基于改进的模拟退火算法的采煤机滚筒调高控制策略。使用改进的模拟退火算法,以ITAE作为调高系统的性能指标,寻优得到采煤机调高系统PID控制参数。通过MATLAB的simulink工具箱建立控制系统仿真模型,该控制策略具有更好的鲁棒性和信号跟踪能力,可以为煤炭的高效生产提供依据。

基于NCS算子的大斜视SAR压缩感知成像方法

该文针对大斜视合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像进行研究,提出了一种基于非线性频调变标(Non-linear Chirp Scaling,NCS)算子的大斜视SAR压缩感知成像方法。首先在详细分析大斜视SAR回波信号模型的基础上,给出了一种基于全采样数据的NCS成像算法,该算法有效完成了回波数据的走动补偿与解耦合处理,实现了准确成像。其次针对降采样的大斜视SAR回波数据成像问题,提出将上述成像算法构造成NCS算子并基于该算子建立压缩感知重构模型,通过对模型的优化求解直接获得最终的成像结果。该方法对于稀疏性成像场景能够有效降低回波数据采样率实现高质量成像,对于非稀疏成像场景在满采样条件下能够提高成像质量。最后的点目标和面目标的仿真实验验证了该文所提方法的有效性和可行性。

一种基于GA和HSIC的快速跟踪控制算法及应用研究

针对工业控制过程中广泛存在的对象的时滞与饱和非线性的特性,提出了一种用于快速跟踪问题的控制方法。该方法以仿人智能控制中模态切换的思想为基础,采用开环和闭环PID相结合的控制方法,既实现了对饱和非线性对象的快速跟踪,又具有良好的抗滞后能力。采用遗传算法整定PID参数与模态切换的阈值,使系统在无超调的前提下快速跟踪目标设定点,达到ITAE指标最优。仿真结果表明了该算法的有效性。

遗传算法优化模糊控制器参数的方法研究

基于遗传算法对模糊控制器参数进行寻优,首先采用模糊规则,通过模糊推理的方法对二阶系统进行仿真实验,仿真结果表明系统动态响应超调小、调节时间短,具有良好的性能;然后采用遗传算法,按照ITAE准则对控制器的参数进行优化,仿真结果表明动态性能比模糊控制显著改善,显示出遗传算法对模糊控制器参数寻优的有效性和优越性。

内模原理的伺服系统最优控制

本文以某转台伺服系统作为研究对象,为提高系统快速性和稳定性,提出并设计了一种基于内模原理的ITAE最优位移无静差控制器。将经遗传算法优化后的位移无静差的ITAE最优的传递函数标准型作为系统的目标传递函数,利用内模原理和状态反馈实现对极点的优化配置,以实现在保证系统动态性能的前提下,能克服扰动对系统性能的影响,最终达到对输入快速无静差跟踪。在MATLAB环境中进行仿真研究,并与传统的PID控制进行对比。结果表明基于内模原理的ITAE最优控制器的跟随性更好,响应速度更快,稳态精度更高,鲁棒性更强。

一种适用于复杂系统的智能控制新算法及仿真研究

提出一种基于改进遗传算法的自适应模糊控制策略 ,通过优化控制器中非线性量化函数及自适应控制表达式等中的关键参数 ,得到基于加权 ITAE指标的满意控制 .经过大量仿真研究 ,证明其对多输入多输出系统、混沌系统、滞后系统等复杂系统的控制有良好效果 .

利用遗传算法进行规则的自学习

提出一种基于遗传算法的自学习智能控制系统。通过对控制规则进行优化 ,得到了基于ITAE指标的满意控制 ,遗传算法也改变了传统的操作方式。仿真结果证明其具有良好的控制性能。

基于蜻蜓算法分数阶PI的PMSM矢量控制优化

针对永磁同步电机双闭环矢量控制系统中整数阶PI控制器存在动态响应速度慢、鲁棒性不强的问题,提出一种采用蜻蜓算法与分数阶PI控制相结合,对系统的转速外环和电流内环进行参数离线整定的方法。将待优化参数看作是蜻蜓在搜索空间中搜寻食物源的最优个体所处的空间位置,并利用误差性能指标ITAE作为其目标适应度函数。分别对传统工程经验整定整数阶PI、蜻蜓算法整定整数阶PI、蜻蜓算法整定分数阶PI和粒子群算法整定分数阶PI的电机调速性能进行仿真和实验对比。结果表明,蜻蜓算法优化的分数阶PI控制器具有提高系统的动态响应性能,减小超调量和增强鲁棒性的优势,证明了优化策略的优越性。

基于人群搜索算法的自抗扰控制器参数优化

火电机组过热蒸汽温度控制系统具有大迟延、大惯性的特性,在负荷变化或内外扰动的影响下,存在参数不易整定的问题。本文将自抗扰控制(ADRC)引入过热蒸汽温度控制系统,并基于人群搜索算法(SOA)对自抗扰控制器的主要参数进行寻优。以自抗扰控制器的6个主要参数为寻优目标,目标函数采用时间乘绝对误差积分(ITAE)准则,同时加入控制器输出量平方项的时间积分,以防止控制器输出量调节幅度过大,以及适当调整误差与控制量的权值。采用测试函数对本文SOA进行验证,并对某300 MW机组过热蒸汽温度控制系统分别采用SOA优化的ADRC-PI控制器和PI-PI控制器以及依据经验公式整定的PI-PI控制器进行时域性能、内外扰动及降负荷仿真对比。结果表明:本文SOA收敛精度和算法鲁棒性均较优;SOA优化的ADRC-PI控制器在抗内外扰动及降负荷过程控制效果均明显优于SOA优化的PI-PI及经验公式整定的PI-PI控制器;SOA优化的控制参数使系统的响应时间更快,超调更小,调节时间更短。

基于扰动抑制的差分进化算法的纸浆浓度控制系统

目的为了解决传统单PID控制优化算法仅关注跟踪性能,无法满足在纸浆浓度控制系统等工业生产环节中控制品质和成品良率的需求。方法将PID控制系统离散化以计算在高斯扰动下的输出方差作为扰动抑制的依据,并结合ITAE指标通过差分进化算法优化PID性能。结果仿真表明,该整定方法可以通过权值选取优化的偏好,自由调节PID控制器的性能表现,对比基于Z-N法的PID控制和基于PSO算法优化的PID控制,基于扰动抑制差分进化算法的PID控制的ITAE指标为14.3495,输出方差为31.8530,均优于其他2种算法。结论基于扰动抑制的差分进化算法可以通过用户自定义权重来协调纸浆浓度的输出方差和跟踪性能,从更实际的角度整定纸浆浓度控制系统的PID控制器参数,使得控制系统的性能指标满足工业生产要求。

基于分数阶PID控制和粒子群算法的水电机组开机优化

水轮发电机组不同的开启策略会导致不同的水力过渡过程,针对水电站对水轮发电机组开机过程应简单可靠及对启动规律的要求,本文利用粒子群算法(PSO)对水电机组启动工况进行了优化研究。以国内某双机共尾水隧洞大型水电站为研究对象,考虑由转速超调量及转速ITAE指标构成的目标函数,对导叶一段及二段式开启规律与PID及分数阶PID组合的开机策略的参数进行优化,并进行过渡过程仿真实验。实验的结果表明,与其他开机策略相比,导叶两段式开启规律配合分数阶PID控制器,得到的最优目标函数值更小。蜗壳末端压力及尾水管压力最大值等过渡过程的动态性能更为优秀,能更快到达稳态。

基于改进x^2^n次方器的二进制域快速模逆

研究椭圆曲线加密算法(ECC)中模逆运算的硬件结构.实现了2个基于Itoh-Tsujii算法(ITA)的模逆硬件结构,最小时钟周期模逆结构(LCC)和高速模逆结构(HS),两种结构均使用简化为非迭代逻辑的二进制域2n次方器和模乘器,并在Xilinx Virtex-5上实现.综合结果表明,本算法提高了时钟频率,两种结构分别达到了不同场景的最小延迟.LCC结构在GF(2^163)上用9周期完成运算,频率达到126.1 MHz,性能比以往工作提高56%;HS结构在GF(2^193)上用20周期完成两次运算,频率达到177.6 MHz,性能比以往工作提高134%.