自适应混沌粒子群算法及在PID整定中的应用

针对微藻自动培养装置的温度控制,常规PID控制器的参数整定需耗费大量人力进行调节,提出一种采用自适应混沌粒子群的PID参数整定算法,充分利用多涡卷广义Jerk混沌序列的随机性及遍历性,对粒子群进行混沌初始化;采用非线性调整机制对惯性权重进行自适应调整;引入基于适应度方差的局部收敛判别机制,以混沌扰动的方式帮助种群跳出局部最优.仿真结果表明,相较于标准粒子群算法,改进算法能始终保持粒子群的多样性,系统响应超调量小,调节时间短,具有更好的全局搜索能力,控制精度较高,适应性和鲁棒性好.     

一种采用改进CPSO算法的PID参数整定方法

为提高控制系统的性能,提出了一种采用改进混沌粒子群(CPSO)算法的PID参数整定方法。该算法将混沌搜索应用到粒子群算法的粒子位置和速度初始化、惯性权重优化、随机常数以及局部最优解邻域点的产生的全过程,使其不仅具有全局寻优能力,而且具有持续与精细的局部搜索能力。3种典型控制系统的PID参数整定实验结果验证了所提方法的有效性,其性能明显优于常规方法。     

基于粒子群算法的自整定PID控制器

粒子群算法是一种基于群智能的全局寻优方法,方法简单易于实现,寻优效果好.本文设计了一种基于粒子群算法的自整定PID控制器.它可以根据系统参数的变化实现在线的PID参数优化.仿真结果证明其性能良好.     

一种混沌粒子群嵌入优化算法及其仿真

为克服混沌粒子群优化(CPSO)算法由于采用随机数作为算法参数而不能保证种群多样性和优化遍历性的缺陷,通过将混沌变量嵌入到常规粒子群优化算法(PSO)中,使PSO算法中的惯性权值和随机数用混沌随机序列来替代,提出了一种新的混沌粒子群嵌入优化算法(CEPSO),以充分利用混沌运动的随机性、遍历性克服粒子群优化算法容易陷入局部最优的缺点.通过复杂多维函数的寻优测试,验证了本算法的有效性,并将仿真结果与混沌粒子群优化算法进行比较,证明了CEPSO算法更具有较强的全局搜索能力和收敛速度.     

改进的变尺度混沌粒子群算法及其应用

针对粒子群算法(PSO)存在局部最优及后期收敛速度慢等问题,提出一种改进的变尺度混沌粒子群算法(IMCPSO).该算法初期,在整个解空间对最优粒子进行变尺度混沌扰动,以防止陷入局部最优;算法后期,则以最优粒子为中心引入变尺度混沌扰动,以提高算法收敛速度.当算法一旦陷入局部最优时,采用混沌粒子替代部分种群粒子以增加粒子多样性,使算法尽快跳出局部最优.基于benchmark测试函数的仿真结果表明,所提算法与基本粒子群算法(SPSO)和变尺度混沌粒子群算法(MCPSO)相比,具有明显好的搜索精度和收敛速度.最后,将该算法应用于电路故障诊断实验中的支持向量机参数优化问题,实验结果说明了其应用价值.     

基于粒子群算法的模糊控制在倒立摆中的应用

粒子群算法是一种仿生进化算法,源于对鸟群觅食行为的模拟,由于其计算简单、快速,被广泛应用.但是,基本粒子群算法在求解的过程中存在着全局搜索能力和局部求精能力两个性能指标之间的矛盾,算法容易陷入局部极值,进化后期的收敛速度慢.针对上述问题,提出了基于混沌变异算子的粒子群算法,可以使粒子摆脱局部极值,继续优化,加快收敛速度.将基于混沌变异的粒子群算法与模糊算法相结合,用于控制倒立摆系统的平衡.仿真实验表明,混沌变异粒子群算法优化了倒立摆系统模糊控制器的设计,改善了控制效果.     

基于Lbest PSO和NNs的电液伺服系统输出力PID控制研究

为了实现电液伺服系统输出力的稳定控制,结合局部最优粒子群优化算法和神经网络模型,提出一种PID控制器设计方法。该方法将神经网络模型(NNS)与PID控制器耦合,得到基于神经网络的PID控制器参数整定结构;再采用局部最优粒子群优化算法(Lbest PSO)确定神经网络的权重,从而得到基于局部最优粒子群优化算法和神经网络的PID控制算法;最后将提出的PID控制算法用于控制虚拟的电液伺服加载系统,以进行仿真实验。仿真结果表明,由该PID控制器控制的电液伺服系统的输出力平稳地收敛于给定力,从而提高了系统的稳定性。     

基于邻域混沌 PSO 算法的目标分配优化方法

针对基本粒子群算法在求解火力打击体系目标分配问题时易陷入局部极值、计算精度差的局限性,提出了一种基于混沌粒子群算法(Chaos Particle Swarm Optimization, CPSO)的目标分配优化方法.在综合考虑整体毁伤效能、打击匹配度和风险概率的基础上,分析了目标分配问题的数学模型,设计了相应的粒子编码方法、更新策略和有效性修订方法,提出一种在种群最优粒子邻域内进行混沌搜索的改进策略.仿真结果表明,所提 CPSO 算法的性能明显优于基本粒子群算法和变异粒子群算法     

基于混沌粒子群优化算法研究与进展

粒子群算法简单,只需要初等的教学知识就可以理解,但粒子群算法的工作机理到现在还是没有得到彻底而详细的分析研究,它属于一种还在发展的算法,PSO在优化复杂的多峰函数时,常常会陷入到局部极值点等缺点.混沌是存在非线性系统中的一种较为普遍的现象,具有随机性、遍历性和内在规律性的特点,尤其是混沌遍历性的特点,将混沌局部搜索引入到粒子群算法中,提出了混沌粒子群算法,改进了粒子群算法易陷入局部极值的不足,提高了算法的收敛速度,论述了混沌粒子群优化算法的研究与进展.     

基于粒子群优化的PID控制器设计与应用

研究优化控制器设计问题,工业过程控制中广泛使用的PID控制器,参数的选取可等效为优化问题.针对PID控制器应用于实际的自动电压调节器(AVR)系统,为了有效地寻找AVR系统的最佳PID控制器参数,提出一种基于粒子群算法的PID参数优化策略.通过建立粒子群优化的PID控制器参数模型,在控制过程中将PID参数(比例、积分、微分)作为粒子群中的粒子,采用控制误差绝对值时间积分函数作为优化目标,在控制过程中动态调整PID的三个控制参数,从而进行PID控制参数的实时优化.仿真结果表明PID控制器可以获得较好的控制性能指标,进而改善AVR系统的瞬时响应特性,具有一定的实用价值.     

加速收敛的粒子群优化算法

在基本粒子群优化算法的理论分析的基础上,提出一种加速收敛的粒子群优化算法,并从理论上证明了该算法的快速收敛性,同时对该算法中的参数进行了优化.为了防止其在快速收敛的同时陷入局部最优,采用依赖部分最差粒子信息的变异操作.最后通过与其他几种经典粒子群优化算法的性能比较,表明了该算法的高效和稳健,且明显优于现有的几种经典的粒子群算法.     

基于混沌变异的自适应双粒子群优化

针对粒子群优化在解决高维优化问题时收敛性差、搜索效率不高的问题,在对粒子群优化算法收敛性分析的基础上,提出了混沌变异对极值进行扰动的方法,以增强算法摆脱局部最优解的能力.采用自适应惯性权重和局部邻域搜索保持较高的局部搜索性能,并结合双粒子群协同进化的方法,综合平衡优化算法的全局搜索和局部搜索能力.通过对4个典型测试函数进行的对比实验,表明了所提出的算法能大大提高粒子群优化的搜索效率和收敛精度.     

Hybrid forecasting model based on support vector machine and particle swarm optimization with adaptive and Cauchy mutation

This paper presents a novel hybrid forecasting model based on support vector machine and particle swarm optimization with Cauchy mutation objective and decision-making variables. On the basis of the slow convergence of particle swarm algorithm (PSO) during parameters selection of support vector machine (SVM), the adaptive mutation operator based on the fitness function value and the iterative variable is also applied to inertia weight. Then, a hybrid PSO with adaptive and Cauchy mutation operator (ACPSO) is proposed. The results of application in regression estimation show the proposed hybrid model (ACPSO–SVM) is feasible and effective, and the comparison between the method proposed in this paper and other ones is also given, which proves this method is better than other methods.     

基于粒子群优化算法的PID控制器参数整定

PID控制器的性能完全依赖于其参数的整定和优化,但参数的整定及在线自适应调整对常规的PID控制器是难以解决的问题。根据粒子群算法具有对整个参数空间进行高效并行搜索的特点,提出了一种基于粒子群优化算法整定PID控制器参数的设计方法,并定义了一种新的性能指标函数来评价PID控制器的性能。现以二阶的船舶控制装置为研究对象,运用粒子群优化方法对PID控制器参数进行了寻优研究。仿真结果表明,该方法比一般PID参数整定方法具有更好的控制性能指标,有着一定的工程应用价值。     

基于RandW-SecPSO的四旋翼飞行器分数阶PID控制器参数优化

为了提高四旋翼飞行器姿态控制的控制性能,将分数阶PID控制器运用到四旋翼飞行器的控制系统中.提出了一种带随机权重平均值的二阶粒子群算法(RandW-SecPSO)去优化分数阶PID控制器的参数.将随机权重平均值与二阶粒子群算法相结合,对粒子群进行二阶初始化,同时加入随机权重用以平衡全局搜索能力和局部开发能力,这样提高了算法的收敛精度,并将其与PID控制器进行仿真分析.通过搭建仿真平台,验证了该算法的可行性.仿真结果表明:RandW-SecPSO算法在优化四旋翼飞行器分数阶控制器的参数上要好于粒子群算法(PSO),与PSO算法相比调节时间缩短了0.7s,上升时间减少了0.2s,超调量减小了8％,具有收敛速度快、超调量小、稳定性好等优点.总之RandW-SecPSO算法优化分数阶PID动态响应特性比PID要好很多.     

A novel optimal PID controller autotuning design based on the SLP algorithm

A novel optimal proportional integral derivative (PID) autotuning controller design based on a new algorithm approach, the “swarm learning process” (SLP) algorithm, is proposed. It improves the convergence and performance of the autotuning PID parameter by applying the swarm and learning algorithm concepts. Its convergence is verified by two methods, global convergence and characteristic convergence. In the case of global convergence, the convergence rule of a random search algorithm is employed to judge, and Markov chain modelling is used to analyse. The superiority of the proposed method, in terms of characteristic convergence and performance, is verified through the simulation based on the automatic voltage regulator and direct current motor control system. Verification is performed by comparing the results of the proposed model with those of other algorithms, that is, the ant colony optimization with a new constrained Nelder–Mead algorithm, the genetic algorithm (GA), the particle swarm optimization (PSO) algorithm, and a neural network (NN). According to the global convergence analysis, the proposed method satisfies the convergence rule of the random search algorithm. With respect to the characteristic convergence and performance, the proposed method provides a better response than the GA, the PSO, and the NN for both control systems.     

钢包炉配料PSO-BP-PID 控制研究

针对钢包精炼炉( Ladle Ｒefining Furnace) 又称LF 炉,配料加料过程的惯性、时滞、非线性等控制特性,设计了一种基于微粒群优化算法( Particle Swarm Optimization,PSO) 、误差反向传播( Back Propagation,BP) 神经网络以及比例－ 积分－ 微分( PID) 的复合控制算法PSO-BP-PID,并将该复合算法应用于150 t 钢包精炼炉配料称重控制系统中,实现配料称重过程的智能控制。PSO-BP-PID 算法利用微粒群优化算法的全局寻优特性,优化BP 神经网络的初始权值以提高神经网络的收敛性; 采用经微粒群算法优化后的BP 神经网络在线实时调整PID参数。通过基于PSO 和BP 网络的PID 控制器实时控制钢包精炼沪的配料过程。仿真实验和运行实验结果表明,PSO-BP-PID 算法的控制效果优于单一PID 算法的控制效果。采用PSO-BPPID算法的钢包炉配料系统后,明显提高了配料精度,有效地解决了配料称重过程中速度与精度的矛盾。     

改进粒子群算法整定PID参数研究

PID控制器的性能取决于其控制参数的组合,针对其参数的整定和优化问题,提出了应用一种改进的粒子群优化算法,该算法借鉴了遗传算法的杂交机制,并采用惯性权值的非线性递减策略,用以加速算法的收敛速度和提高粒子的搜索能力。将该算法应用于一个二阶系统的PID控制器参数的优化。仿真结果表明该改进的粒子群算法具有比传统粒子群算法和遗传算法更好的优化效果,具有一定的工程应用前景。     

基于改进粒子群算法的中药提取过程PID优化控制

提出了一种适合于中药提取过程的基于改进粒子群算法的PID优化控制方法;针对粒子群算法存在早熟和局部收敛的问题对算法进行了改进,采用一种非线性动态自适应方法作为惯性因子权值调整策略,使惯性权值随粒子目标值的变化而自动改变;将该法应用于中药提取温度控制系统PID控制器参数优化设计,首先利用广义Hermite-Biehler定理计算控制对象的PID控制器参数稳定域;然后在参数稳定域范围内采用改进粒子群算法寻优得到了满足指定性能指标(ITAE)最小的最佳控制器参数值;最后针对中药提取工段的温度控制二阶时滞系统进行了仿真,验证了该方法的有效性。     

基于粒子群优化的分数阶PID滑模控制参数整定

为了提高系统的控制性能,解决单一控制方法不足,将分数阶PID算法与滑模变结构算法相结合,同时为了规避分数阶PID的滑模变结构算法手动调节参数的复杂性以及不确定性,采用粒子群算法对其参数进行优化,完善分数阶PID的滑模变结构控制器,提高其控制精度.并将新型算法应用于单相全桥逆变器,通过Matlab仿真并与分数阶PID滑模变结构控制函数(PID-SMC)及滑模变结构控制(SMC)方法相比较,研究结果表明,粒子群算法整定参数收敛速度快,较短时间内可以找出最优解,整定后的算法静态误差小,上升速度快,抑制系统抖振能力强,具有较强的鲁棒性.