基于群智能算法的分?jǐn)?shù)階控制器參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、工業(yè)生產(chǎn)過程中，控制器的性能對于工藝參數(shù)要求和系統(tǒng)的穩(wěn)定運行有著重要影響。傳統(tǒng)PID控制器結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定、魯棒性強，在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而對于非線性、時變、耦合及參數(shù)和結(jié)構(gòu)不確定的復(fù)雜系統(tǒng)，傳統(tǒng)PID控制難以獲得令人滿意的效果。論文利用分?jǐn)?shù)階PIαDβ控制器完成實際系統(tǒng)的控制任務(wù)，滿足控制性能要求，進(jìn)而研究分?jǐn)?shù)階PIαDβ控制器的特性和優(yōu)勢。研究圍繞分?jǐn)?shù)階控制器特性及實現(xiàn)方法、基于群智能算法的控制器參數(shù)優(yōu)化方案以及分?jǐn)?shù)

2、階調(diào)速控制系統(tǒng)實驗三個方面展開。
　　論文首先對分?jǐn)?shù)階控制器及其相關(guān)問題進(jìn)行研究。包括分?jǐn)?shù)階微積分理論和分?jǐn)?shù)階控制器的發(fā)展與應(yīng)用，比較分?jǐn)?shù)階控制器與整數(shù)階控制器的異同，并應(yīng)用濾波器算法對分?jǐn)?shù)階PIαDβ控制器進(jìn)行建模。分?jǐn)?shù)階PIαDβ控制器對兩個分?jǐn)?shù)階次的引入，使得其具有比傳統(tǒng)控制器更加靈活的調(diào)節(jié)策略以及更廣闊的應(yīng)用前景。
　　由于多出兩個階次參數(shù)，使得分?jǐn)?shù)階PIαDβ控制器的參數(shù)調(diào)節(jié)更為復(fù)雜。為獲得最優(yōu)控制器性能，論文引入

3、群智能算法進(jìn)行控制器五維參數(shù)優(yōu)化。研究遺傳算法、粒子群算法、蜂群算法原理，提出各算法的改進(jìn)方案;分析不同算法之間的區(qū)別和聯(lián)系，并以Matlab/Simulink為仿真平臺，對無刷直流電機雙閉環(huán)控制系統(tǒng)各部分建模，應(yīng)用不同的群智能優(yōu)化算法進(jìn)行控制器參數(shù)優(yōu)化。實驗結(jié)果證明，采用改進(jìn)蜂群算法優(yōu)化參數(shù)的分?jǐn)?shù)階PIαDβ控制器具有更優(yōu)異的控制性能，且其優(yōu)化效率明顯優(yōu)于其它優(yōu)化算法。
　　將分?jǐn)?shù)階PIαDβ控制器應(yīng)用于以DSP28335為控制

4、核心的無刷直流電機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，完成轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的硬件電路以及鍵盤、顯示等人機交互模塊的設(shè)計;軟件方面，基于CCS4.0平臺編寫程序?qū)崿F(xiàn)各模塊功能以及分?jǐn)?shù)階控制器的數(shù)字化;通過對整個系統(tǒng)進(jìn)行實驗調(diào)試，詳細(xì)分析控制系統(tǒng)在不同運行情況下的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。實驗結(jié)果表明，經(jīng)優(yōu)化的分?jǐn)?shù)階PIαDβ控制器能夠出色地完成無刷直流電機穩(wěn)速調(diào)節(jié)控制任務(wù)，且控制效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制器，體現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。最后結(jié)合分?jǐn)?shù)階PIαDβ控制器的