基于ＢＦＰＳＯ的船舶电站柴油机分数阶控制器

2012年07月04日17:16:28 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

李志民，孙其振，孙　勇，韩绪鹏
哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，黑龙江哈尔滨

吉林省电力有限公司调度通信中心，吉林长春

三峡电力职业学院电气工程系，湖北宜昌

摘　　　要：针对船舶电力系统的频率稳定性问题，对船舶电站柴油机调速系统设计了分数阶ＰＩλＤμ 控制器。采用细菌觅食粒子群混合优化（ＢＦＰＳＯ）算法对分数阶ＰＩλＤμ 控制器参数进行优化整定，解决了分数阶ＰＩλＤμ 控制器整定参数多、设计复杂的问题。对分别采用分数阶ＰＩλＤμ 控制器和传统整数阶ＰＩＤ控制器的柴油机调速系统进行了仿真和对比。结果表明，在同等条件下优化得到的分数阶ＰＩλＤμ 控制器能够有效抑制模型参数摄动，鲁棒性更强，具有更好的控制效果。

关　键　词：分数阶；细菌觅食粒子群混合优化算法；参数整定；调速系统

１　引　言
分数阶微积分理论以研究函数的分数阶次微分和积分为出发点，ＩＰｏｄｌｕｂｎｙ将传统的ＰＩＤ控制器推广发展为分数阶ＰＩλＤμ 控制器［１］，与传统ＰＩＤ控制器相比增加了２个可调实数参数，控制器参数选取范围更大，可以更灵活地控制目标对象，具有更强的鲁棒性和更好的控制效果［２３］，但控制器设计的复杂性加大。采用智能优化算法是分数阶ＰＩλＤμ控制器设计研究的重要分支，目前应用较多的优化算法都是基于粒子群优化算法（ＰＳＯ）和遗传算法（ＧＡ）来实现的［４５］。细菌觅食算法（ＢＦＯ）由ＫＰａｓｓｉｎｏ教授提出，具有算法简单、收敛速度快、通用性强、局部搜索能力强的特点［６７］。船舶电站柴油机及其调速系统是一个典型的多系统多层次的复杂系统［８］，由于船舶电力系统的参数和结构的不确定性，给调速系统控制器的设计带来了困难。文献［９］将基于较小的熵的Ｈ∞ 控制用于船舶电站柴油机调速系统控制中，以抑制参数和结构的不确定性，提高系统的鲁棒性。本文提出了一种基于细菌觅食－粒子群混合优化（ＢＦＰＳＯ）算法的船舶电站柴油机调速系统分数阶ＰＩλＤμ 控制器设计方案，以解决分数阶控制器整定参数多、设计复杂的问题，并进一步提高系统的动静态性能。对基于分数阶ＰＩλＤμ 控制器和传统整数阶ＰＩＤ控制器的船舶电站柴油机调速系统进行仿真，探讨两种控制方法各自的鲁棒性以及受参数和结构的不确定性的影响。

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