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专利号: 2022116216725
申请人: 上海第二工业大学
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:2024-11-13
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于遗传算法在反应釜模糊控制系统的优化方法,其特征在于,包括以下步骤:获取PID控制系统的初值,得到遗传优化后的最优的PID控制参数;

将所述最优的PID控制参数作为初值输入到模糊PID控制系统,确定模糊PID控制最优隶属函数及模糊规则;

采用遗传算法优化模糊PID控制器中的隶属度函数及模糊规则参数,得到最优染色体基因;

将所述最优染色体基因植入到模糊PID控制器中,完成优化;

所述获取PID控制系统的初值的方法包括:采用遗传算法,将PID参数采用二进制编码,形成15位基因的一条染色体,确定适应度函数、选择算子及运行参数,经过多代遗传后获取最优染色个体,通过解码得到PID控制参数;

采用ITAE指标作为所述适应度函数中的一项指标,加入调节时间和超调量作为目标函数,采用目标函数的倒数加权作为适应度函数,所述选择算子采用锦标赛选择策略,每次随机从父代种群中选择两个染色体,通过比较两个染色个体的适应度,选择其中适应度较高的一个染色个体进入到子代种群,通过循环操作不断选择出较优的个体,直至种群数目达到和父代相同染色体数,在选择进入到子代时,保留父代最优5条染色个体直接复制到子代,不进行染色体交叉及变异;所述运行参数包括:遗传代数、交叉率、变异率;

确定模糊PID控制最优隶属函数及模糊规则的方法包括:将隶属度函数和模糊规则进行整数编码,编码形成一条177个基因的染色体;其次,将父代染色体种群根据适应度值选择出子代染色体;再次,将子代染色体基因通过交叉变异形成下一代染色体种群,最后,根据系统的优化代数和选择指标结束循环;

模糊语言包括:正大PB、正中PM、正小PS、零Z、负小NS、负中NM、负大NB;

隶属度函数解码的转换公式如下:

式中,x

模糊规则解码,将染色个体中后147个基因按照顺序排列成49行3列矩阵,每一行基因对应一条模糊规则,再通过Matlab中addrule()函数向FIS结构添加模糊规则。

2.根据权利要求1所述的基于遗传算法在反应釜模糊控制系统的优化方法,其特征在于,所述交叉率、所述变异率根据遗传代数进行调整,调整公式如下:式中,Pc为交叉率,Pm为变异率,gen为当前遗传代数,Maxgen为遗传代数。

3.根据权利要求1所述的基于遗传算法在反应釜模糊控制系统的优化方法,其特征在于,所述隶属函数包括Z形隶属度函数、S形隶属度函数和三角形隶属度函数。

4.根据权利要求1所述的基于遗传算法在反应釜模糊控制系统的优化方法,其特征在于,所述一条177个基本的染色体,前30个基因为隶属度函数编码、后147个基因为模糊规则编码。