【正文】 這樣的一種轉(zhuǎn)化其它生物智慧為人類智慧的設(shè)計思想在帶動人類科技文明發(fā)展中起到了不可估量的作用。 由此可見，經(jīng)蜂群算法優(yōu)化過的 ASR不論是響應(yīng)速度，還是穩(wěn)定性和速度超調(diào)量都優(yōu)于傳統(tǒng)工程方法設(shè)計出的 ASR環(huán)。為三個權(quán)重系數(shù)，調(diào)節(jié)這三個參數(shù)可以控制性能指標(biāo)的傾向。究其原因，正是因為 ASR和 ACR用結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定的帶限幅 PI調(diào)節(jié)器。電流給定為 I，電樞電流為 Id。 ④當(dāng)電動機過載甚至堵轉(zhuǎn)時，限制電樞電流的最大值，從而起到快速的安全保護作用。并成功的運用模擬計算機檢測時域響應(yīng)指標(biāo)，從而使得檢測更為方便。 ② 保持系統(tǒng)穩(wěn)定 設(shè)計圖 42 則表示當(dāng)我們從外界突然加給定電壓于 雙 閉 環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，使系統(tǒng)由靜止?fàn)顟B(tài)起動時，轉(zhuǎn)速和電流的瞬態(tài)過程。根據(jù) PID 控制器的基本結(jié)構(gòu)式（ 31），有 （ 33） 17 pK iT 0u 0 0e?iTiTpK()( ) [ ( ) ]etpd du t K e t Tdt??()det T? ()( ) ( ) 2!ni ddete t e t T T? ? ?()( ) ( ) etdd de t T e t Tdt? ? ?dTdT在已知 和 的情況下， 為常數(shù)當(dāng)且僅當(dāng) 。這樣，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，我們運用 PID 控制技術(shù)可以更加充分的達到電機的穩(wěn)定和高效。分為正反饋和負反饋。至今， PID 控制問世已經(jīng)長達七十年之久，由于它的結(jié)構(gòu)相對簡單、相對較為穩(wěn)定、工作相對可靠、調(diào)整相對方便，于是成為了主要的工業(yè)控制技術(shù)之一。在雇傭蜂時期，在 和 之間用貪心法來做出選擇。這種算法里面，目標(biāo)位置叫做一個可行解，目標(biāo)數(shù)量表示解的質(zhì)量。當(dāng)積分控制和比例控制相結(jié)合，我們就可以使得系統(tǒng)順利進入穩(wěn)態(tài)，并且進入穩(wěn)態(tài)后沒有 穩(wěn)態(tài)誤差。控制器、傳感器、變送器、執(zhí)行器、 I/O 接口構(gòu)成控制系統(tǒng) 的基本單元。過分強調(diào)微分調(diào)節(jié)，會降低系統(tǒng)的抗干擾能力，我們使用微分調(diào)節(jié)必須加入比例調(diào)節(jié)或者加入比例和積分調(diào)節(jié)組成 PD 控制器或者 PID 控制器。從 1960 年開始水銀整 流器為其供電。比如，根據(jù)茅草發(fā)明了鋸子，根據(jù)魚的流線型身體完成了潛水艇的制造，根據(jù)蜘蛛織網(wǎng)使得互聯(lián)網(wǎng)的普及和推廣，根據(jù)蝙蝠的發(fā)聲定位原理發(fā)明了雷達等等。 特此聲明 論文作者： 簽字日期： 年 月 日 II 摘 要 隨著人類在電力電子領(lǐng)域的不斷深入，直流電機及其控制器得到了越來越廣泛的使用。而蜂群工作則 可以將各個局部最優(yōu)疊加產(chǎn)生整體最優(yōu)。 研究意義 針對現(xiàn)行直流雙閉環(huán) PID 控制器參數(shù)整定與優(yōu)化過程中的困難，本文通過將一種基于采蜜行為的人工蜂群算法應(yīng)用于雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，實現(xiàn) PID 控制器參數(shù)的自整定與優(yōu)化。所以積分調(diào)節(jié)開始于體統(tǒng)有誤差 ,并不斷地縮小系統(tǒng)誤差，終止于系統(tǒng)無誤差 ,積分調(diào)節(jié)是系統(tǒng)可靠性的保證。 D調(diào)節(jié)就是微分調(diào)節(jié)，基于其輸出的是輸入的微分量能反映出輸入變化 趨勢。用單一的比例控制勢必 會造成系統(tǒng)輸出的穩(wěn)態(tài)誤差。所以 PD 控制器適用于大慣性滯后性質(zhì)的被控系統(tǒng)，起到穩(wěn)定系統(tǒng)動態(tài)特性的作用。當(dāng)產(chǎn)生新的食物源之后，會計算出它的適應(yīng)值，并且在 和 之間應(yīng)用貪心法做出選擇。其中第二個過程是極為關(guān)鍵的。 控制系統(tǒng)性能 穩(wěn)定性：階躍響應(yīng)是否具有收斂性，是控制系統(tǒng)是否具有穩(wěn)定性的判定依據(jù)。 ，學(xué)生做完了。圖(受控目標(biāo)的傳遞函數(shù)均為： 1/ ， )反映了 增大，誤差減小，振蕩加劇，超調(diào)量變大。即閉環(huán)系統(tǒng)控制在靜態(tài)、動態(tài)性能上優(yōu)于開環(huán)系統(tǒng)，高環(huán)數(shù)閉環(huán)系統(tǒng)控制靜態(tài)、動態(tài)性能上優(yōu)于低環(huán)數(shù)閉環(huán)系統(tǒng)控制。線性積分器在提高系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精確度的同時，也引發(fā)了 的相位滯后，惡化了控制系統(tǒng)的品質(zhì)，時常引起系統(tǒng)快速性于穩(wěn)定性之間不可調(diào)和的矛盾。這是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段，這一階段稱為穩(wěn)定過程。 out out2分別為轉(zhuǎn)速和電流環(huán)輸出數(shù)據(jù)到 workspace的端口。而仿真顯示，典型的雙閉環(huán)直流電機調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性和快速性均有待優(yōu)化，明顯達不到現(xiàn)行的工業(yè)生產(chǎn)要求。蜂群算法通過改 SKp,SKi,CKp,CKi參數(shù)的值來 獲取不同的輸出響應(yīng)，評估這些響應(yīng)值來判斷輸入?yún)?shù)的優(yōu)劣，優(yōu)化總流程如圖 5。 在 MATLAB中將蜂群算法整定 PID控制器與傳統(tǒng) PID整定控制器進行對比仿真。 ，構(gòu)建較好適應(yīng)度評價函數(shù)后，使用蜂群算法可在 不知道控制系統(tǒng)具體參數(shù)的情況下設(shè)計出很理想的控制參數(shù) ，但在實際中使用有一定的局限性，由于蜂群算法需要多次求取適應(yīng)度來分析比較，表現(xiàn)在實際中就是系統(tǒng)要多次階躍工作，這是一個比較繁瑣的過程。 33 參考文獻 [1]Seeley,Thomas D． The wisdom of the hive:The social physiology of honey bee colonies[M] .Massachusetts,USA:HarvaM University Press,1995:216239. 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[12]陳伯時 .電力拖動自動控制系統(tǒng) — 運動控制系統(tǒng) [ M ]． 3 版。 ，蜂群算法優(yōu)化的 PI控制器明顯優(yōu)于工程設(shè)計的 PI控制器。我們挑出適應(yīng)度居中對應(yīng)的參數(shù)為 :Ckp = ， CKi=，SKp=， SKi=。 用人工蜂群算法進行 PI控制器參數(shù)的整定，就是找出 (其中為 ASR環(huán) PI參數(shù)，CKp和 CKi為 ACR環(huán) PI參數(shù) )的最優(yōu)位置，使控制系統(tǒng)的動態(tài)過程指標(biāo)滿足要求，其實質(zhì)是轉(zhuǎn)化為基于一定目標(biāo)適應(yīng)函數(shù)進行函數(shù)尋優(yōu)的問題。很難達到現(xiàn)行工業(yè)化要求。電流反饋時間常數(shù)為 ，三相橋式電路平均失控時間為 ，電磁時間常數(shù)為 ，機電時間常數(shù)為 ，電動機電動勢常數(shù)為 ，晶閘管裝置放大系數(shù)為 40，電樞回路總電阻為 ，轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)為 ，電流反饋系數(shù)為 ， Ui為給定電流調(diào)節(jié)器輸 入信號。 ② 過程 在這段時間內(nèi)電流保持恒定不變，而轉(zhuǎn)速直線上升，這是恒流升速階段，這一階段稱為過渡過程。 提出問題：由于 PID 控制器的結(jié)構(gòu)形式各異，各性能指標(biāo)均受到不同程度 的制約。 18 圖 34 微分的預(yù)測作用 圖 35 比例積分微分控制的相應(yīng) 19 第四章 雙閉環(huán)直流電機控制系統(tǒng)的設(shè)計 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)選擇 在控制系統(tǒng)中，開環(huán)控制控制的靜態(tài)、動態(tài)性能不夠理想。 比例作用 控制系統(tǒng)中存在這一個偏差信號 ，若不及時控制這個偏差信號將會引發(fā)超調(diào)問題。 ，學(xué)生做完了。而這個誤差就是實際的輸出與預(yù)先期望值的距離。 小結(jié) 蜂群智慧的形成有以下幾個步驟： ， 播，即相互交換適應(yīng)度信息。當(dāng)雇傭蜂找到一個食物源之后，會 對這個食物源進行量化評估，即評估適應(yīng)值 。為了解決這個問題我們將微分控制引入控制器。 第二章 基于人工蜂群算法的直流電機 PID 控制器相關(guān)基礎(chǔ)理論 直流電機 PID 控制器相關(guān)參數(shù) PID 調(diào)節(jié)器包括三個基本參數(shù)：比例調(diào)節(jié) P、積分調(diào)節(jié) I 以及微分調(diào)節(jié) D。但要注意單獨的積分調(diào)節(jié)往往是不能工作的。所以單一的比例調(diào)節(jié)只是一種機械化的調(diào)節(jié)，沒有達到智能化的要求。將人工蜂群算法應(yīng)用于直流電機 PID 控制器當(dāng)中，可能會有效的規(guī)避現(xiàn)行直流電機 PID 控制器的許多弊端。所謂人工蜂群算法，就是將蜜蜂采蜜人工化?；蛘哒f，現(xiàn)行的直流電機 PID 控制器的穩(wěn)定性、魯棒性等性能指標(biāo)由于日益增長的電力電子等行業(yè)的生產(chǎn)要求的提高而逐漸跟不上要求。 現(xiàn)行控制器的研究在分析其控制過程當(dāng)中，總是會考慮到，如何獲取被控目標(biāo)的函數(shù)模型，這要根據(jù)不同的目標(biāo)對癥下藥，往往更為尷尬的是，我們往往不能獲得被控目標(biāo)的 函數(shù)模型。這期間，因為直流電源不斷的更迭，是的其最大功率和轉(zhuǎn)速不斷提高，高速大功率直流電機和小型輕量低慣量兩個方向成為直流電機發(fā)展的主要方向。 所謂 PID 運算就是比例、積分、微分運算。由于控制系統(tǒng)不同，其傳感器、變送器、執(zhí)行器的不同有所體現(xiàn)，比如，恒溫箱需要溫控傳感器，電子體重計需要壓力傳感器。 微分控制 D 將輸入誤差進行微分運算后，經(jīng)過放大后輸出。 蜂群算法在運行中分為四個時期，分別為初始化時期、雇傭蜂時期、觀察蜂時期、偵查蜂時期。 11 偵查蜂時期 偵查蜂時期：偵察蜂是另一種非雇用蜂。 也就是說即使 我們不 能 完全了解 被控對象及其控制系統(tǒng) ， 或者說沒有有效的測量方式來確定控制系統(tǒng)的參數(shù)和結(jié)構(gòu)時 ， PID控制技術(shù)成為不二選擇 。有正反饋的控制系統(tǒng)叫正反饋系統(tǒng)，反之亦然。主要包括比例環(huán)節(jié)（ P），積分環(huán)節(jié)（ I），微分環(huán)節(jié) (D)，被控對象、加法器、存儲器以及輸入輸出設(shè)備等。從圖 33 可以看出隨著積分時間常數(shù) 減小，靜差在減小；但過于小的 會加劇系統(tǒng)的震蕩，嚴重時甚至使系統(tǒng)失去穩(wěn)定。 設(shè)計前應(yīng)考慮的問題 當(dāng)理論運用于實踐的時候，我們必須根據(jù)實際情況對問題加以分析，應(yīng)當(dāng)以求真務(wù)實、實事求是的精神去解決實際問題，要杜絕運用與事實存在問題不相符 21 /2?或者并不類似的理論解決問題。 22 1(0~t)12(t~t)2(t )以 后2t1 1 2 2(0 ~ ) ( ~ ) ( )t t t t， ， 以 后50 年代中期，數(shù)字計算機的問世，使得科學(xué)家成功的應(yīng)用了差分方程的方式來描述系統(tǒng)模型。 各調(diào)節(jié)器均提高了系統(tǒng)的魯棒性。電動機轉(zhuǎn)速為 n。因此在本設(shè)計中采用基于生物模型的蜂群算法對雙閉環(huán)的 PI參數(shù) 26 A S R A C R傳 遞 函 數(shù) 1蜂 群 算 法傳 遞 函 數(shù) 2o u t 1o u t 2ry初 始 化 時 期雇 傭 蜂 時 期觀 察 蜂 時 期偵 查 蜂 時 期開 始初 始 化 種 群 : 6 0雇 傭 蜂 和 觀 察 蜂 規(guī) 模 : 3 0確 定 要 優(yōu) 化 變 量 的 上 下 限 ： [ L B U B ]根 據(jù) 公 式 ( 1 ) 初 始 化 與 雇 傭 蜂 數(shù) 量 同 的 3 0 組 蜜 源蜜 源 更 新 失 敗 閥 值 : L i m i t C n t = 3 6隨 機 選 擇 一 個 蜜 源 i 和 另 一 個 蜜 源I C N + +按 照 公 式 ( 2 ) 計 算 出 一 個 新 的 蜜 源評 價 所 有 的 初 始 蜜 源 并 保 存 其 適 應(yīng) 度 值評 價 新 蜜 源用 貪 心 選 擇 較 優(yōu) 秀的 蜜 源新 蜜 源 優(yōu) 于 i 蜜 源記 錄 蜜 源 更 新 失 敗