基于改进细菌菌落的主蒸汽温度线性自抗扰串级控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114167909A(43)申请公布日2022.03.11(21)申请号202110758461.5(22)申请日2021.07.05(71)申请人山西大学地址030006山西省太原市小店区坞城路92号(72)发明人印江曹振乾侯鹏飞张津华白建云袁华保峰李丽锋(74)专利代理机构太原申立德知识产权代理事务所(特殊普通合伙)14115代理人程园园(51)Int.Cl.G05D23/19(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图4页(54)发明名称基于改进细菌菌落的主蒸汽温度线性自抗扰串级控制方法(57)摘要本发明涉及火力发电、智能优化控制技术领域，具体涉及基于改进细菌菌落的主蒸汽温度线性自抗扰串级控制方法。本发明针对循环流化床锅炉主蒸汽温度系统存在非线性、多扰动等问题，采用串级控制与线性自抗扰控制相结合的控制策略，设计了主蒸汽温度线性自抗扰串级控制系统，同时，为了改善该系统的控制性能和控制精度，提出一种基于改进细菌菌落优化的线性自抗扰串级控制方法。该方法将ITAE积分性能指标作为改进细菌菌落算法的适应度函数，利用改进细菌菌落算法对自抗扰控制器参数进行优化。最后基于Matlab/Simulink仿真平台，搭建建主蒸汽温度的动态仿真模型。CN114167909ACN114167909A权利要求书1/2页1.基于改进细菌菌落的主蒸汽温度线性自抗扰串级控制方法，其特征在于，所述控制方法的外回路采用线性自抗扰控制器，基于改进细菌菌落优化算法对线性自抗扰控制器的带宽ωc、被控对象参数b的估计值b0进行优化，包括以下步骤：步骤1，初始化算法的相关参数，设置相关约束条件，线性自抗扰控制器的两个参数看作空间中的一组可行解(ωc,b0)；步骤2，初始化单个或3～5个细菌个体；步骤3，根据细菌个体当前位置，调用被控对象程序用公式(22)评价细菌适应度值，即计算每个细菌的目标函数值，记录当前gbest以及(ωc,b0)，并采用随机搜索方法，更新gbest以及线性自抗扰控制器的两个参数(ωc,b0)，公式(22)如下：其中，ΔJ为Δt时间段内误差函数加权之后的积分值，Δt为采样周期，E为误差，τ为时间；步骤4，若当前细菌个体适应度值优于上一次细菌个体适应度值，当前细菌个体进行前进操作，用公式(15)～(17)更新位置后执行步骤5，否则，进行翻滚操作，用公式(18)更新位置后执行步骤6，公式(15)～(18)如下：vi+1＝α[vi+r1·rand·(fbest‑xi)+r2·rand·(gbest‑xi)](15)xi+1＝vi+vi+1(17)xi+1＝xi+r3·randn·(gbest‑xi)(18)其中，vi+1为第i+1次迭代时细菌个体的运动方向；vi为第i次迭代时细菌个体的运动方向；xi+1为第i+1次迭代时细菌个体在解空间中的位置；xi为第i次迭代时细菌个体在解空间中的位置；fbest为细菌个体父代所经历的最优位置；gbest为整个菌落迄今为止所经历的最优位置；r,r1以及r2为系数；rand为(0,1)之间的随机数；步骤5，判断当前种群是否达到最大种群，是返回步骤3；否则，若连续前进NP次达到死亡条件，则执行繁殖操作，然后再返回执行步骤3，若连续前进NP次没有达到死亡条件，则直接返回执行步骤3；步骤6，若连续翻滚ND次达到死亡条件，则执行死亡操作，然后执行步骤7，否则返回执行步骤3；步骤7，若种群数为零，则算法结束，输出最优参数值ωc、b0，否则返回继续执行步骤3。2.根据权利要求1所述的基于改进细菌菌落的主蒸汽温度线性自抗扰串级控制方法，其特征在于，所述步骤1中相关参数为种群规模、繁殖条件。3.根据权利要求1所述的基于改进细菌菌落的主蒸汽温度线性自抗扰串级控制方法，其特征在于，所述步骤1中相关约束条件为：2CN114167909A权利要求书2/2页式中，xi+1为第i+1次迭代时细菌个体在解空间中的位置，Xmax是细菌个体位置最大值，Xmin是细菌个体位置最小值。4.根据权利要求1所述的基于改进细菌菌落的主蒸汽温度线性自抗扰串级控制方法，其特征在于，所述步骤3中随机搜索方法为在每次迭代后，以某Rg为半径，在最优位置附近进行k次随机搜索，改进的gbest最优位置为：式中，k是在最优位置附近第k次随机搜索，是个体第i次迭代时最优位置第k次随机搜索，Rg是随机搜索半径，Ri是惯性比例，表示对当前最优位置的继承，rand·Rg为搜索步长。3CN114167909A说明书1/9页基于改进细菌菌落的主蒸汽温度线性自抗扰串级控制方法技术领域[0001]本发明涉及火力发电、智能优化控制技术领域，具体涉及基于改进细菌菌落的主蒸汽温度线性自抗扰串级控制方法。背景技术[0002]