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        小生境遺傳模糊PID控制在皮帶秤中的應(yīng)用

        2010-05-18 07:28:38趙國(guó)強(qiáng)孫紅艷
        關(guān)鍵詞:小生境適應(yīng)度算子

        趙國(guó)強(qiáng),張 鵬,孫紅艷

        (遼寧工程技術(shù)大學(xué) 電氣控制與工程學(xué)院,遼寧 葫蘆島 125105)

        配料皮帶秤廣泛應(yīng)用于物流、煤礦、冶金、水泥等行業(yè)物料配比和稱重。在配比中保持流量的恒定才能達(dá)到專業(yè)要求的配料比。通過(guò)稱重傳感器測(cè)得物料重量,由測(cè)速傳感器測(cè)得皮帶速度,并通過(guò)乘法處理得到瞬時(shí)流量。與設(shè)定值進(jìn)行比較,從而控制電機(jī)速度來(lái)控制流量。由于配料皮帶秤流量控制系統(tǒng)的非線性、滯后性以及數(shù)學(xué)模型的難以建立,所以采用模糊PID控制方法。而傳統(tǒng)模糊PID定常控制,造成控制速度緩慢、收斂效率低。由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的變化和系統(tǒng)參數(shù)的變化,采用自適應(yīng)模糊控制,融合改進(jìn)的小生境遺傳算法,可以更好地實(shí)時(shí)在線優(yōu)化參數(shù),克服了尋優(yōu)緩慢和早熟收斂的缺點(diǎn),使得進(jìn)化速度加快,有效提高了優(yōu)化能力,控制速度和效率都得到改善。

        1 模糊PID控制

        工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中,被控對(duì)象隨著負(fù)荷的變化或干擾因素造成參數(shù)發(fā)生改變,并影響控制過(guò)程中各種信號(hào)量及評(píng)價(jià)指標(biāo)不易定量表示,采用模糊自適應(yīng)PID控制,在線辨識(shí)對(duì)象的特征參數(shù),實(shí)時(shí)改變控制策略,通過(guò)模糊原理把相關(guān)參數(shù)模糊化,運(yùn)用模糊推理進(jìn)行模糊決策,共同實(shí)現(xiàn)PID參數(shù)的最佳調(diào)整。模糊PID控制[1]結(jié)構(gòu)如圖1所示。

        圖1 模糊PID控制結(jié)構(gòu)圖

        PID模糊自適應(yīng)是找出 3個(gè) PID參數(shù) kp、ki、kd與 e、ec之間的模糊關(guān)系。通過(guò)不斷檢測(cè)e、ec來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)整這3個(gè)參數(shù)。

        在模糊PID控制中引入遺傳算法,通過(guò)選擇、交叉、變異,得到全局最優(yōu)解,將PID參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化。

        2 遺傳算法

        2.1 基本遺傳算法的簡(jiǎn)介

        基本遺傳算法[3]只使用選擇算子、交叉算子和變異算子這3種基本遺傳算子。其構(gòu)成要素有:染色體編碼方法、個(gè)體適應(yīng)度評(píng)價(jià)、遺傳算子、基本遺傳算法的運(yùn)行參數(shù)。其中,基本遺傳算法使用3種遺傳算子:選擇運(yùn)算使用比例選擇算子;交叉運(yùn)算使用單點(diǎn)交叉算子;變異運(yùn)算使用基本位變異算子或均勻變異算子。

        在用遺傳算法求解具體問(wèn)題時(shí),經(jīng)常是只能找到個(gè)別的幾個(gè)最優(yōu)解,甚至往往得到的是局部最優(yōu)解,但有時(shí)希望優(yōu)化算法能夠找出問(wèn)題的所有最優(yōu)解,包括局部最優(yōu)解和全局最優(yōu)解,而基本遺傳算法對(duì)此無(wú)能為力。既然為遺傳算法模擬對(duì)象的生物都有其特定的生存環(huán)境,那么借鑒此概念,可以讓遺傳算法中的個(gè)體在一個(gè)特定的生存環(huán)境中進(jìn)化,即在遺傳算法中引入小生境技術(shù),從而解決這類問(wèn)題,以找出更多的最優(yōu)解。

        2.2 小生境技術(shù)

        生物學(xué)中,小生境(Niche)[4]是指特定環(huán)境下的一種生存環(huán)境。生物在其進(jìn)化過(guò)程中,一般總是與自己相同的物種生活在一起,共同繁衍后代,它們也都是在某一特定的地理區(qū)域中生存。小生境技術(shù)就是將每一代遺傳個(gè)體分成若干類,每個(gè)類中選出若干適應(yīng)度較大的個(gè)體作為一個(gè)類的優(yōu)秀代表組成一個(gè)種群,再在種群中以及不同的種群間通過(guò)雜交、變異產(chǎn)生新一代個(gè)體群??梢愿玫乇3治锓N的多樣性,使優(yōu)良算子得到更好地利用,提高群體的整體搜索性和收斂效率,有利于最優(yōu)解的產(chǎn)生。

        3 改進(jìn)的小生境遺傳算法的優(yōu)化原理

        遺傳算法的一般步驟如下[5]:

        (1)確定決策的變量及約束條件;

        (2)建立優(yōu)化模型;

        (3)確定可行解染色體的編碼以及解碼方法;

        (4)確定個(gè)體適應(yīng)度函數(shù);

        (5)設(shè)計(jì)遺傳算子;

        (6)確定有關(guān)運(yùn)行參數(shù)。

        傳統(tǒng)遺傳算法參數(shù)固定,交叉概率和變異概率隨著遺傳代數(shù)增加不發(fā)生變化,當(dāng)種群中染色體差異較大時(shí),應(yīng)該增加交叉概率而相應(yīng)地減少變異概率,以加快收斂速度;差異較小時(shí),則反之,防止過(guò)早的進(jìn)入局部最優(yōu)。本文采用改進(jìn)的小生境遺傳算法,其中主要對(duì)遺傳算子進(jìn)行了改進(jìn),采用了改進(jìn)的自適應(yīng)交叉、變異概率來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)整交叉、變異算子,加快尋優(yōu)速度和提高全局優(yōu)化能力。

        3.1 全局變量的設(shè)定

        種群數(shù)目M、最大遺傳代數(shù)MAXGEN、常數(shù)等。

        3.2 染色體編碼

        PID 控制參數(shù) kp、ki、kd以及 e、ec 是尋優(yōu)的參數(shù),為了滿足多維、高精度的要求,采用浮點(diǎn)編碼方法,就是用某一范圍內(nèi)的一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)來(lái)表示個(gè)體的每個(gè)基因值,個(gè)體的編碼長(zhǎng)度取決于決策變量的個(gè)數(shù)。

        3.3 初始種群及小生境子群體的產(chǎn)生

        運(yùn)用小生境技術(shù)將每一代遺傳個(gè)體分成若干類,每個(gè)類中選出若干適應(yīng)度較大的個(gè)體作為一個(gè)類的優(yōu)秀代表組成一個(gè)種群,再在種群中以及不同的種群間通過(guò)雜交、變異產(chǎn)生新一代個(gè)體群。初始群體先按經(jīng)驗(yàn)選取一組參數(shù),然后在這組參數(shù)的周圍進(jìn)行設(shè)計(jì),大大減小了初始尋優(yōu)的盲目性,節(jié)約計(jì)算量。

        3.4 確定個(gè)體適應(yīng)度函數(shù)

        衡量一個(gè)控制系統(tǒng)的指標(biāo)有3個(gè)方面:穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、快速性。 從尋優(yōu)參數(shù) kp、ki、kd以及 e和 ec可以看出穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性。從上升時(shí)間可以看出系統(tǒng)的快速性。上升時(shí)間越短,控制得越快。設(shè)計(jì)的適應(yīng)度函數(shù)必須要滿足參數(shù)間很好的聯(lián)系,因此性能指標(biāo)函數(shù)為[6]:

        w1,w2為權(quán)值,tu為上升時(shí)間。適應(yīng)度函數(shù)f=1/J。

        3.5 遺傳算子的構(gòu)成及改進(jìn)

        針對(duì)傳統(tǒng)的遺傳算法算子參數(shù)固定,容易造成早熟現(xiàn)象和局部最優(yōu)的缺點(diǎn),本文采用自適應(yīng)遺傳算法算子在線調(diào)整參數(shù),使得尋優(yōu)速度加快、全局尋優(yōu)能力加強(qiáng)。另外將小生境技術(shù)引入自適應(yīng)遺傳算法,通過(guò)閾值實(shí)時(shí)控制子群規(guī)模,使得搜索能力和優(yōu)化能力得到更大的提高?;具z傳算子包括:選擇算子、交叉算子、變異算子。

        3.5.1 選擇算子的改進(jìn)

        本文改進(jìn)選擇2種選擇算子,在整個(gè)群體中希望最好的個(gè)體要盡可能保存到下一代,采用最優(yōu)保存策略,適應(yīng)度高的個(gè)體不參加交叉和變異運(yùn)算,用它來(lái)替換掉本代群體中經(jīng)過(guò)交叉、變異等遺傳操作后產(chǎn)生的適應(yīng)度最低的個(gè)體。通過(guò)小生境技術(shù)將整個(gè)群體劃分成若干個(gè)小生境,采用(μ+λ)選擇機(jī)制,是進(jìn)化算法選擇機(jī)制中選擇壓最高的一種。當(dāng)在種群中進(jìn)行隨機(jī)配對(duì)的交叉操作時(shí),(μ+λ)選擇機(jī)制能產(chǎn)生最快的局部收斂速度。(μ+λ)選擇策略是指在μ個(gè)父代個(gè)體和由這μ個(gè)個(gè)體交叉產(chǎn)生的λ個(gè)子個(gè)體中選擇μ個(gè)最佳個(gè)體。通過(guò)2種選擇算子,使群體間適應(yīng)度差異變小,適應(yīng)度高的個(gè)體遺傳到下一代的概率增加。

        3.5.2 交叉概率與變異概率的改進(jìn)

        4 改進(jìn)的小生境遺傳模糊控制在電子皮帶秤中的應(yīng)用

        圖2 傳統(tǒng)遺傳算法進(jìn)化過(guò)程

        圖3 改進(jìn)的小生境遺傳進(jìn)化過(guò)程

        圖4 傳統(tǒng)的遺傳PID控制響應(yīng)時(shí)間圖

        圖5 改進(jìn)的小生境遺傳模糊控制響應(yīng)時(shí)間圖

        本文采用小生境遺傳算法,并且改進(jìn)了交叉、變異概率公式,自適應(yīng)調(diào)節(jié)了交叉、變異算子,改善了傳統(tǒng)遺傳算法的早熟現(xiàn)象和局部收斂僵局、以及后期收斂速度慢的缺點(diǎn),經(jīng)仿真表明收斂效率提高、速度加快,得到更優(yōu)的全局最優(yōu)解。將改進(jìn)的小生境遺傳算法結(jié)合模糊PID控制理論應(yīng)用于電子皮帶秤中,對(duì)調(diào)速電機(jī)速度進(jìn)行控制,進(jìn)而調(diào)節(jié)物料的流量,經(jīng)仿真表明達(dá)到滿意的結(jié)果。

        [1]劉曙光,魏俊民.模糊控制技術(shù)[M].北京:中國(guó)紡織出版社,2001.

        [2]陶永華.新型 PID控制及其應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.

        [3]GOLDBERG D E.Genetic algorithms in search,optimization and machine learning[M].Addison-Wesley, 1989.

        [4]周明,孫樹(shù)棟.遺傳算法原理及應(yīng)用[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2000.

        [5]郭嗣綜,陳剛.信息科學(xué)中的軟計(jì)算方法[M].沈陽(yáng):東北大學(xué)出版社,2001.

        [6]YUAN Xiao Hui, CAO Ling Xia, LIANG Zheng.Adaptive genetic algorithm with the criterion of premature convergence[J].Journal of Southeast University[J].2003,19(1):40-43.

        [7]李士勇.模糊控制.神經(jīng)控制和智能控制[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)出版社,1996.

        [8]SRINVAS M,PATNAIK L M.Adaptive probabili-ties of crossover and mutation in genetic algorithms[C].In:IEEE Trans on Systems, Man and Cybernetics, 1994:24(4).

        [9]劉金琨.先進(jìn) PID控制 MATLAB仿真[M].北京:電子工業(yè)出版社,2004.

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