基于差分進(jìn)化算法的預(yù)測控制及其應(yīng)用研究.pdf

1、本文在對常規(guī)預(yù)測控制研究的基礎(chǔ)上,重點研究了基于差分進(jìn)化算法(DifferentialEvolution,DE)優(yōu)化的預(yù)測控制的技術(shù)。差分進(jìn)化算法是一種基于群體進(jìn)化的算法,具有記憶個體最優(yōu)解和種群內(nèi)信息的特點。將其與預(yù)測控制相結(jié)合,可以實現(xiàn)系統(tǒng)的強穩(wěn)定性及系統(tǒng)的快速收斂,而這正是工業(yè)生產(chǎn)過程中所希望達(dá)到的。本文將基于差分進(jìn)化算法的預(yù)測控制應(yīng)用于稀土萃取過程的給料流量回路控制系統(tǒng)中,通過仿真實驗的驗證,表明了其方法的有效性。
　　

2、 本文重點進(jìn)行了以下幾方面的探討研究:
　　 首先,設(shè)計基于差分進(jìn)化算法的預(yù)測控制器。針對工業(yè)生產(chǎn)過程,本文設(shè)計了動態(tài)矩陣控制(Dynamic Matrix Control,DMC)器。通過仿真發(fā)現(xiàn),動態(tài)矩陣算法可以應(yīng)用于過程控制中,但它的控制效果仍有改善空間。通過設(shè)計基于差分進(jìn)化算法的預(yù)測控制器,優(yōu)化了預(yù)測控制中的預(yù)測步數(shù)、控制優(yōu)化步數(shù)和加權(quán)陣三個參數(shù),改善了系統(tǒng)的跟蹤效果,并取得更好的控制效果。
　　 其次,建立給料

3、流量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。給料流量控制是稀土萃取生產(chǎn)過程中一個非常重要的環(huán)節(jié),它的精確與否將直接影響稀土萃取的質(zhì)量。給料流量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型建立,是分析系統(tǒng)性能的前提和基礎(chǔ)。本文通過對系統(tǒng)基本方程的分析和推導(dǎo),分別得到了信號輸入環(huán)節(jié)、步進(jìn)電機傳動機構(gòu)的直線位移環(huán)節(jié)、流量輸出環(huán)節(jié)和渦輪流量計反饋控制環(huán)節(jié)的方程,最終得到給料流量控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。
　　 最后,提出將基于差分進(jìn)化算法的預(yù)測控制應(yīng)用于稀土萃取過程中的給料流量系統(tǒng)。本文分別設(shè)計

4、了經(jīng)典PID(Proportion Integration Differentiation)控制器、模糊自調(diào)整PID控制器以及基于差分進(jìn)化算法的預(yù)測控制器。經(jīng)過仿真實驗發(fā)現(xiàn),模糊自調(diào)整PID控制解決了經(jīng)典PID控制參數(shù)固定,受到干擾時無法自動調(diào)整參數(shù)的問題；而基于差分進(jìn)化算法的預(yù)測控制的跟蹤效果及抗干擾性更優(yōu)于模糊自調(diào)整PID控制。故將差分進(jìn)化預(yù)測控制應(yīng)用于稀土萃取過程中的給料流量系統(tǒng)中。在仿真過程中,證明該方法可以滿足稀土萃取過程給料