控制器参数整定的免疫优化方法 - 重庆理工大学.pdf

第３１卷　第９期 四 川 兵 工 学 报 ２０１０年９月  【自动化技术】 控制器参数整定的免疫优化方法 １ ２ ３ 敖朝华 ，余　兵 ，彭　川 （１．重庆工业职业技术学院　自动化系，重庆　４０００５０；２．重庆汉锦科技有限公司，重庆　４０００１０； ３．重庆理工大学，重庆　４０００５０） 摘要：针对控制器参数难以在线优化难题，提出了一种基于免疫的控制器参数优化的方法。借助免疫原理，将最 优解和可行解分别抽象为抗原与抗体，采用免疫遗传算法，在满足约束条件下求解出使目标函数Ｊ（ｘ）极值时所 对应的控制器优化参数。论述了设计步骤，描述了参数优化过程，给出了仿真实验结果，分析了系统性能指标。 仿真验证说明，所提出控制器参数优化方法是有效的，可用于解决复杂控制系统的参数整定。 关键词：免疫原理；智能ＰＩＤ控制；参数优化 中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６－０７０７（２０１０）０９－０１１４－０３ 　　随着控制理论和控制技术的发展，已经涌现出了如神 显缺点是局部有哪些信誉好的足球投注网站能力差，并可能产生未成熟收敛，目前 ［１］ ［２］ ［３］ ［４－５］ 经网络 、模糊控制 、蚁群算法 、遗传算法 、仿人 人们正对其进行改进和提高。生物体免疫系统具有很强 ［６］ 智能控制 和实时专家系统控制等多方面的控制技术，在 的自适应性，实际问题求解过程与生物免疫机制十分类 现实应用中显示出了较强的生命力，为复杂工业系统的控 似。免疫遗传算法ＩＧＡ（ＩｍｍｕｎｅＧｅｎｅｔｉｃＡｌｇｏｒｉｔｈｍ）是根据 制提供了新的思路和视角，丰富了控制理论的内容，为解 生物免疫原理提出的一种改进遗传算法，该算法可体现生 决复杂系统的控制问题奠定了坚实的基础，因而有着重要 物免疫机制中的抗原识别、抗原记忆、抗体抑制和促进功 ［７］ 的理论价值和和广阔的应用前景 。但这些技术又都各 能等方面。物种免疫个体与生俱有，一般为非特异性免 有其应用的局限性，在控制系统设计中一般是将其与ＰＩＤ 疫，如吞噬细胞的作用，它能从自身的细胞或组织辨识出 控制技术相融合，可得到多种智能ＰＩＤ控制器，以满足特 非自体物质，所有植物与动物都具有先天免疫系统，人体 定的控制要求，这类控制器一般具有自学习和自适应能 免疫系统利用其特异性保护人体免于感染。在自动控制 力，因此扩大了ＰＩＤ控制器的应用范围。由于控制器的性 系统中常常把要解决的问题，即问题的最优解抽象为抗 能是由控制参数决定的，自然人们关注的是控制器的控制 原；将问题的可行解抽象为一个抗体，一个抗体就代表问 品质，因此如何整定控制器的参数是控制系统设计的核心 题的一个候选解。因此，可以认为目标函数在某种优化意 问题［８］。本文基于生物免疫原理，旨在提出一种参数整定 义下的候选解就代表抗体，而抗原则指被优化的目标函数 模型借以方便控制器的参数优化。 本身。显然抗体是一个多维的实数向量Ｘ，在实数编码中， 可表示为Ｘ＝ Ｘ，Ｘ，…Ｘ ，其中Ｘｉ为向量Ｘ的分 １ ２ ｎ ２　免疫遗传算法 量，ｉ＝１，２，…，ｎ，每个抗体可表示为ｎ维空间的一个点。