基于glbest-pso算法的cstr系統(tǒng)魯棒pid控制-在線瀏覽
2024-08-04 15:34本頁(yè)面
【正文】 品、食品以及合成材料等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。但作為被控對(duì)象,CSTR系統(tǒng)具有高非線性、大時(shí)滯性、不確定性、高危險(xiǎn)性等特點(diǎn),對(duì)于CSTR的某一特定工作點(diǎn),采用常規(guī)PID參數(shù)設(shè)計(jì)方法就能使系統(tǒng)具有滿意的控制效果。因此,利用魯棒控制技術(shù)進(jìn)行PID控制器的設(shè)計(jì)成為近年來(lái)懂得一個(gè)熱點(diǎn)課題。針對(duì)多模型不確定對(duì)象,Ge等[1]提出一種基于LQRLMI的魯棒PID控制器設(shè)計(jì)方法。Kim等[3]提出一種基于擴(kuò)展Lagrange粒子群化算法的魯棒PID控制器設(shè)計(jì)方法來(lái)滿足多個(gè)H∞性能指標(biāo)。隨著智能控制理論的不斷發(fā)展和完善,更多的智能控制方法也被嘗試應(yīng)用于多模型不確定問(wèn)題。本文提出了一種基于改進(jìn)PSO算法的魯棒PID控制方法,并應(yīng)用于CSTR系統(tǒng)控制中,進(jìn)行了初步的應(yīng)用研究。為PID控制器,表示被控對(duì)象,為系統(tǒng)干擾,和分別為系統(tǒng)的輸出和設(shè)定值。系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為:系統(tǒng)的靈敏度函數(shù)為:系統(tǒng)在擾動(dòng)作用下的輸出為:考慮過(guò)程的不確定,當(dāng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)與過(guò)程實(shí)際存在偏差時(shí),由其引起的閉環(huán)傳遞函數(shù)的誤差為由Taylor定理得:結(jié)合式(3)、(4),可得: 可見(jiàn),當(dāng)過(guò)程的不確定性導(dǎo)致被控對(duì)象特征發(fā)生變化時(shí),可作為評(píng)價(jià)控制系統(tǒng)魯棒性能的一個(gè)指標(biāo),其值越小,表明控制系統(tǒng)的魯棒性能越強(qiáng)。另外由(3)可知,表示在頻域范圍內(nèi),系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的Nyquist曲線與(1,j0)之間的距離,對(duì)任何一個(gè)確定的系統(tǒng),假設(shè)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的Nyquist曲線與(1,j0)之間的最短距離為則其值的大小能反應(yīng)出系統(tǒng)穩(wěn)定裕度的高低,對(duì)于不同的一組PID控制器參數(shù)值,其值越大,表明系統(tǒng)穩(wěn)定裕度越高。同時(shí),表示系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的Nyquist曲線與(1,j0)之間的最短距離,下標(biāo)是最短距離所對(duì)應(yīng)的頻率,值越大,即值越小系統(tǒng)穩(wěn)定裕度越高。因此選用式(8),即理想目標(biāo)值為無(wú)窮大。然后將此值固定,在外層求極大,即求使值最大的一組值。3 標(biāo)準(zhǔn)PSO算法PSO算法是一種新型演化計(jì)算方法,基本原理為[47]:維空間中存在個(gè)粒子,每個(gè)粒子坐標(biāo)為并具有與優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)相關(guān)的適應(yīng)度,同時(shí)每個(gè)粒子具有各自的速度對(duì)于第個(gè)粒子,其歷史最好位置為記為記群體中所有粒子經(jīng)過(guò)的最好位置為記為對(duì)第t代的第i個(gè)粒子, 粒子群算法根據(jù)式(9)計(jì)算第代的第維的速度和位置。為[0,1]的隨機(jī)數(shù)。此外,粒子的速度被最大速度所限制。 GLBestPSO算法研究表明[57]:若PSO算法過(guò)早收斂,粒子速度將下降至0,粒子群將趨于當(dāng)前的極值,而它們往往為局部極值,尚未達(dá)到全局最優(yōu)。對(duì)全局搜索,通常
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