基于改進CMGA模糊規則優化及應用
吳忠強,董偉民
燕山大學電氣工程學院,河北秦皇島
摘 要:針對壓縮映射遺傳算法(CMGA)操作效率太低,收斂至較優解迭代次數太多的問題,采用了近親交叉回避策略改進壓縮映射遺傳算法,不但保證收斂到全局較優解,而且提高了算法的收斂速度和操作效率。為了能對具體被控對象的性能進行有選擇性的控制,分析了ITAE積分性能指標作為目標函數的缺點,在目標函數中增加了超調量、控制量和上升時間等綜合因素,得到了性能更好的目標函數,應用于改進壓縮映射遺傳算法的適應度函數,并把以上改進算法的模糊規則優化應用于地板采暖系統,與模糊控制、未改進的壓縮映射遺傳算法優化模糊控制進行比較,提高了系統的控制效率,簡化了模糊控制器的設計難度。仿真結果證明該方法在地板采暖系統中的有效性。
關 鍵 詞:壓縮映射;遺傳算法;近親交叉回避;目標函數;地板采暖;加權因子
1 引 言
模糊控制較大的特點是能在各類非線性、時變系統中取得良好控制效果,但在設計中存在著一個重要問題:模糊控制規則的選取和優化。因缺乏有效的知識獲取手段,模糊規則的獲取主要靠經驗,有很大的主觀性和不確定性[1]。近年來,人們引入神經網絡、梯度法等解決以上問題,但網絡的結構和規模復雜且收斂差,梯度法容易陷入局部較優[2]。遺傳算法的運行由適應度數值驅動而不需要被優化對象的局部信息,所以遺傳算法用于模糊控制器的優化非常適合。目前簡單遺傳算法已廣泛的應用到模糊控制優化中,它思路直觀,操作簡單,但收斂速度慢,且不能保證收斂到全局較優解[3]。為此Michalewicz提出了CMGA[4],但該算法操作效率低,收斂到較優解所需迭代次數太多。本文采用近親交叉回避策略和優化適應度函數,改進了CMGA中的遺傳操作,較后把改進算法用于含純時滯的地板采暖系統以驗證它的有效性。
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