自抗扰控制器参数的免疫遗传优化及应用

2012年04月27日09:56:30 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

姜　萍，王培光，郝靖宇
河北大学电子信息工程学院，河北保定

华北电力大学自动化系，河北保定　

摘　　　要：针对自抗扰控制器参数较多不易整定的问题，提出了基于免疫遗传算法的参数优化设计方法。与标准遗传算法相比，免疫遗传算法引入了免疫记忆库和浓度控制机制，提高了算法的收敛效率和局部收敛性能。并且综合考虑系统动态性能和实际工程中控制代价的限制因素建立了控制系统性能评价的目标函数，按照分离性原则进行自抗扰控制器设计并用免疫遗传算法对其关键参数进行寻优。将该方法应用于过热汽温度控制系统的变工况运行，仿真实验结果表明经过免疫遗传算法优化后的自抗扰控制器适应性较强，适用于模型参数变化范围较大的受控对象。

关　键　词：自抗扰控制器；免疫遗传算法；参数优化；过热汽温控制

１　引　言
工业控制领域中ＰＩＤ控制器的应用仍然达到９０％以上，但针对一些参数变化范围较大或非线性特性明显的受控对象，例如过热汽温控制系统的变工况运行，ＰＩＤ控制器存在着快速性与超调量矛盾以及微分信号合理提取等问题。由韩京清研究员提出的自抗扰控制（ＡＤＲＣ）技术，利用特殊的非线性效应及对不确定因素的实时估计与补偿，有效解决了ＰＩＤ控制器的缺陷，在很多复杂系统控制问题上已取得显著成效［１２］。但自抗扰控制器需要整定的参数较多，且目前尚无确定的整定规律可循，文献［３］采用单纯形法优化，参数的初始值需人工整定；文献［４５］用动态参数法对非线性扩张状态观测器的参数进行了整定，但需求解非线性分段函数的微分值；文献［６１０］采用遗传算法进行优化，但基本的遗传算法存在收敛效率较低和局部收敛性等问题。由此，基于遗传算法在寻优问题中的优势，引入了免疫记忆库和浓度控制机制，并综合考虑实际工程中控制代价的限制和系统动态性能指标中超调量等因素，建立全面评价控制系统性能的目标函数，按照自抗扰控制器分离性设计原则，用免疫遗传算法对其关键参数进行寻优。将该方法应用于过热汽温度控制系统的变工况运行，仿真实验验证了有效性，可应用于模型参数变化范围较大的受控对象。

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