自抗擾控制器參數(shù)的免疫遺傳優(yōu)化及應(yīng)用

2012年04月27日09:56:30 本網(wǎng)站我要評(píng)論(2)字號(hào)：T | T | T

姜　萍，王培光，郝靖宇
河北大學(xué)電子信息工程學(xué)院，河北保定

華北電力大學(xué)自動(dòng)化系，河北保定　

摘　　　要：針對(duì)自抗擾控制器參數(shù)較多不易整定的問(wèn)題，提出了基于免疫遺傳算法的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。與標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法相比，免疫遺傳算法引入了免疫記憶庫(kù)和濃度控制機(jī)制，提高了算法的收斂效率和局部收斂性能。并且綜合考慮系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能和實(shí)際工程中控制代價(jià)的限制因素建立了控制系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)的目標(biāo)函數(shù)，按照分離性原則進(jìn)行自抗擾控制器設(shè)計(jì)并用免疫遺傳算法對(duì)其關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)。將該方法應(yīng)用于過(guò)熱汽溫度控制系統(tǒng)的變工況運(yùn)行，仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明經(jīng)過(guò)免疫遺傳算法優(yōu)化后的自抗擾控制器適應(yīng)性較強(qiáng)，適用于模型參數(shù)變化范圍較大的受控對(duì)象。

關(guān)　鍵　詞：自抗擾控制器；免疫遺傳算法；參數(shù)優(yōu)化；過(guò)熱汽溫控制

１　引　言
工業(yè)控制領(lǐng)域中ＰＩＤ控制器的應(yīng)用仍然達(dá)到９０％以上，但針對(duì)一些參數(shù)變化范圍較大或非線性特性明顯的受控對(duì)象，例如過(guò)熱汽溫控制系統(tǒng)的變工況運(yùn)行，ＰＩＤ控制器存在著快速性與超調(diào)量矛盾以及微分信號(hào)合理提取等問(wèn)題。由韓京清研究員提出的自抗擾控制（ＡＤＲＣ）技術(shù)，利用特殊的非線性效應(yīng)及對(duì)不確定因素的實(shí)時(shí)估計(jì)與補(bǔ)償，有效解決了ＰＩＤ控制器的缺陷，在很多復(fù)雜系統(tǒng)控制問(wèn)題上已取得顯著成效［１２］。但自抗擾控制器需要整定的參數(shù)較多，且目前尚無(wú)確定的整定規(guī)律可循，文獻(xiàn)［３］采用單純形法優(yōu)化，參數(shù)的初始值需人工整定；文獻(xiàn)［４５］用動(dòng)態(tài)參數(shù)法對(duì)非線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的參數(shù)進(jìn)行了整定，但需求解非線性分段函數(shù)的微分值；文獻(xiàn)［６１０］采用遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化，但基本的遺傳算法存在收斂效率較低和局部收斂性等問(wèn)題。由此，基于遺傳算法在尋優(yōu)問(wèn)題中的優(yōu)勢(shì)，引入了免疫記憶庫(kù)和濃度控制機(jī)制，并綜合考慮實(shí)際工程中控制代價(jià)的限制和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)中超調(diào)量等因素，建立全面評(píng)價(jià)控制系統(tǒng)性能的目標(biāo)函數(shù)，按照自抗擾控制器分離性設(shè)計(jì)原則，用免疫遺傳算法對(duì)其關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)。將該方法應(yīng)用于過(guò)熱汽溫度控制系統(tǒng)的變工況運(yùn)行，仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了有效性，可應(yīng)用于模型參數(shù)變化范圍較大的受控對(duì)象。

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