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专利号: 2013101620100
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2023-08-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种轴向混合磁轴承免疫蜂群算法PID控制器的构造方法,其特征是包括以下步骤:

(1)将轴向混合磁轴承的轴向位移信号z与给定的轴向位移参考位置信号z*比较得到位移偏差信号e,将位移偏差信号e输入至控制律是的PID控制器,Kp为比例系数;Ki

为积分系数;Kd为微分系数;e(k)为采样时刻k时的位移偏差;e(k-1)为采样时刻k-1时*的位移偏差,Fz(k)为采样时刻k时输出的力信号控制量;

(2)设定蜂群的种群数目M=51,蜜源数目SN=50,规定工蜂和观察蜂各25只的初始种群;针对比例系数Kp、积分系数Ki、微分系数Kd随机生成SN=50个蜜源;

(3)把工蜂放到每个蜜源上,根据蜜源收益效率公式

计算出当前时刻t的蜜源收益效率,将

适应度最大的抗体作为精英抗体,观察蜂根据蜜源的收益效率选择蜜源,选择概率为

2

i=1,2,3,…,SN,e(t)是轴向混合磁轴承采样时刻t的位移偏差;e(t)

*

是t时刻的位移偏差的平方值;Fz(t)是t时刻PID控制器输出的力信号控制量;ez(t)=z(t)-z(t-1),z(t)是t时刻输出调制后的位移输出量;z(t-1)是t-1时刻输出调制后的位移输出量;

(4)更新每次迭代后的蜜源的位置,采用所述蜜源收益效率公式计算迭代后新蜜源的收益效率,与所述精英抗体的适应度相比较,当新的蜜源的收益效率大于旧的收益效率时,选择新的蜜源进入迭代,否则保留旧的蜜源;

(5)当工蜂采蜜的蜜源位置经过局部最优控制循环次数为500次迭代后都未获得改进,放弃这个蜜源位置,计算此时的抗体浓度 ai(t)是当前时刻t第i个抗体的浓度,ai(t-1)是t-1时刻第i个抗体的浓度;并从目前的抗体群中抽取一部分抗体与相同数目的精英抗体进行交叉操作和变异操作,产生新的抗体,即新的蜜源,并计算抗体的适应度,即新的蜜源收益效率;

(6)记录下循环过程中蜜源的收益效率最大的蜜源位置,若循环次数小于最大循环迭代次数3000次,则重复步骤(2)中的针对比例系数Kp、积分系数Ki、微分系数Kd随机生成SN=50个蜜源,再继续下去;否则,输出最优比例系数Kp、积分系数Ki、微分系数Kd。

2.根据权利要求1所述的轴向混合磁轴承免疫蜂群算法PID控制器的构造方法,其特征是:步骤(4)中的迭代公式为Vij=xij+λ·(xij-xkj),1≤i≤SN,1≤k≤SN,且i≠k,

1≤j≤SN,且i≠j≠k,λ∈[0,1],xij是第i个工蜂正在开采的蜜源位置的第j个分量位置,其中包括比例系数Kp、积分系数Ki、微分系数Kd的蜜源位置,即xij=[xkpij,xkiij,xkdij];xkj是第k个工蜂正在开采的蜜源位置的第j个分量位置;νij是第i个观察蜂在xij基础上探索或开采出新蜜源的第j个分量位置,即对原蜜源位置分量xij进行扰动后的新值,其中也包括比例系数Kp、积分系数Ki、微分系数Kd的更新蜜源位置,即vij=[vkpij,vkiij,vkdij],λ是一个随机数,随着搜索接近最优解,邻域的范围会逐渐减小。

3.根据权利要求1所述的轴向混合磁轴承免疫蜂群算法PID控制器的构造方法,其特征是:步骤(2)中,蜜源的位置代表采用免疫蜂群算法搜寻比例系数Kp、积分系数Ki、微分系数Kd的可行解,每个可行解设为一个d=50维的向量,d维向量XKpi=(xkpi1,xkpi2,...,xkpid)表示比例系数Kp的第i个蜜源的位置,xkpi1是Kp的第i个蜜源位置的第1个分量,xkpi2是Kp的第i个蜜源位置的第2个分量,xkpid是Kp的第i个蜜源位置的第d个分量;d维向量XKii=(xkii1,xkii2,...,xkiid)表示积分系数Ki的第i个蜜源的位置,xkii1是Ki的第i个蜜源位置的第1个分量,xkii2是Ki的第i个蜜源位置的第2个分量,xkiid是Ki的第i个蜜源位置的第d个分量;d维向量XKdi=(xkdi1,xkdi2,...,xkdid)表示微分系数Kd的第i个蜜源的位置,xkdi1是Kd的第i个蜜源位置的第1个分量,xkdi2是Kd的第i个蜜源位置的第

2个分量,xkdid是Kd的第i个蜜源位置的第d个分量。