一種模糊控制調(diào)整遺傳算法優(yōu)化參數(shù)的方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于窯爐溫度控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種模糊控制調(diào)整遺傳算法優(yōu)化參 數(shù)的方法及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 爐溫控制系統(tǒng)是一個復(fù)雜系統(tǒng)，具有非線性、參數(shù)時變性和控制變量多、被控制量 延遲等特性，存在諸多不確定因素的干擾。傳統(tǒng)的模糊控制器在實(shí)際復(fù)雜的各種窯爐熱工 參數(shù)控制系統(tǒng)中難以保證系統(tǒng)控制效果始終處于比較理想的狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種模糊控制調(diào)整遺傳算法優(yōu)化參數(shù)的方法及其應(yīng)用，旨 在解決傳統(tǒng)的模糊控制器對各種窯爐熱工參數(shù)的實(shí)際控制效果不理想的問題。
[0004] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種模糊控制調(diào)整遺傳算法優(yōu)化參數(shù)的方法，所述模糊控 制調(diào)整遺傳算法優(yōu)化參數(shù)的方法包括對模糊隸屬度函數(shù)曲線的調(diào)整，所述模糊隸屬度函數(shù) 曲線的調(diào)整包括以下步驟：
[0005] 對輸入的模糊變量的三角形隸屬度函數(shù)曲線三角形頂點(diǎn)移動距離d，選用三位二 進(jìn)制碼對距離d進(jìn)行編碼；
[0006] 對所述三角形隸屬度函數(shù)曲線中輸入偏差E和偏差變化C同時進(jìn)行編碼；
[0007] 根據(jù)編碼規(guī)則，隨機(jī)抽取若干方案作為染色體進(jìn)行遺傳輸入適應(yīng)度函數(shù)的優(yōu)化操 作。
[0008] 優(yōu)選地，所述輸入偏差E和偏差變化C的編碼形式為：
[0009] nelny ηε18ηε1η? …ncl8;
[0010] 其中，η是分的級檔，e是指下角標(biāo)偏差E，c是指下角標(biāo)偏差變化C。
[0011] 優(yōu)選地，所述適應(yīng)度函數(shù)為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種模糊控制調(diào)整遺傳算法優(yōu)化參數(shù)的方法，其特征在于，所述模糊控制調(diào)整遺傳 算法優(yōu)化參數(shù)的方法包括對模糊隸屬度函數(shù)曲線的調(diào)整，所述模糊隸屬度函數(shù)曲線的調(diào)整 包括以下步驟： 對輸入的模糊變量的三角形隸屬度函數(shù)曲線三角形頂點(diǎn)移動距離d，選用三位二進(jìn)制 碼對距離d進(jìn)行編碼； 對所述三角形隸屬度函數(shù)曲線中輸入偏差E和偏差變化C同時進(jìn)行編碼； 根據(jù)編碼規(guī)則，隨機(jī)抽取若干方案作為染色體進(jìn)行遺傳輸入適應(yīng)度函數(shù)的優(yōu)化操作。
2. 如權(quán)利要求1所述的模糊控制調(diào)整遺傳算法優(yōu)化參數(shù)的方法，其特征在于，所述輸 入偏差E和偏差變化C的編碼形式為： neine2··· nel8ncinc2··· ncl8; 其中，η是分的級檔，e是指下角標(biāo)偏差E，c是指下角標(biāo)偏差變化C。
3. 如權(quán)利要求2所述的模糊控制調(diào)整遺傳算法優(yōu)化參數(shù)的方法，其特征在于，所述適 應(yīng)度函數(shù)為：
其中，δ為適應(yīng)度，變化ei為第i次采樣后的偏差值。
4. 如權(quán)利要求3所述的模糊控制調(diào)整遺傳算法優(yōu)化參數(shù)的方法，其特征在于，所述遺 傳優(yōu)化操作具體包括復(fù)制操作、交叉操作以及變異操作。
5. 如權(quán)利要求1所述的模糊控制調(diào)整遺傳算法優(yōu)化參數(shù)的方法，其特征在于，所述模 糊控制調(diào)整遺傳算法優(yōu)化參數(shù)的方法還包括模糊控制解析式的修正，所述模糊控制解析式 的修正包括以下步驟： 對給定系統(tǒng)的輸出響應(yīng)曲線縱向根據(jù)E、C正負(fù)號劃分為四個區(qū)，橫向依照偏差E的絕 對值的大小分段，得到不同的區(qū)段； 將不同區(qū)段的控制規(guī)則用模糊控制解析式定義為：
(i = 1,2 ；j = 1,2 ；x = I, 2, 3, 4)； 式中，?為四舍五入取整符號，x為四個不同的區(qū)段，Px、qx為智能自調(diào)整因子，且P x+qx =1，E為偏差，C為偏差變化； 采用遺傳算法對上述模糊控制解析式中智能調(diào)節(jié)因子Px、qx值進(jìn)行優(yōu)化修正。
6. 如權(quán)利要求5所述的模糊控制調(diào)整遺傳算法優(yōu)化參數(shù)的方法，其特征在于，所述采 用遺傳算法對上述模糊控制解析式中智能調(diào)節(jié)因子P x、qx值進(jìn)行優(yōu)化修正包括以下步驟： 考慮px+qx= 1，將四個區(qū)中的p p P2, P3, P4分別用四位二進(jìn)制B⑶碼來表示，并隨機(jī)選 取，將其連成一個二進(jìn)制字符串，隨機(jī)抽取四種方案作為染色體進(jìn)行遺傳運(yùn)算； 采用上述權(quán)利要求3中的遺傳優(yōu)化操作方法進(jìn)行遺傳優(yōu)化操作。
7. 如權(quán)利要求1所述的模糊控制調(diào)整遺傳算法優(yōu)化參數(shù)的方法，其特征在于，所述模 糊控制調(diào)整遺傳算法優(yōu)化參數(shù)的方法還包括輸出棒形間距調(diào)整，所述輸出棒形間距調(diào)整包 括以下步驟： 對輸出棒形間距進(jìn)行編碼，輸出棒形間距的編碼與輸入隸屬度函數(shù)調(diào)整中距離d的編 碼相似，不同之處在于，去掉輸入隸屬度函數(shù)最左邊的位移量及最右邊的位移量； 采用上述權(quán)利要求3中的遺傳優(yōu)化操作方法進(jìn)行遺傳優(yōu)化操作。
8.上述權(quán)利要求1~7所述模糊控制調(diào)整遺傳算法優(yōu)化參數(shù)的方法在窯爐溫度控制系 統(tǒng)中的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種模糊控制調(diào)整遺傳算法優(yōu)化參數(shù)的方法及應(yīng)用，通過對隸屬度函數(shù)的調(diào)整、模糊控制規(guī)則解析式參數(shù)修正和輸出棒形隸屬度函數(shù)的位置變動調(diào)節(jié)，選用全局尋優(yōu)的遺傳算法(GA)對它們進(jìn)行自動優(yōu)化求解，包括運(yùn)用遺傳算法對模糊隸屬度函數(shù)曲線、模糊控制解析式U＝f(E、C、p、q)中的參數(shù)p、q以及輸出棒形隸屬度函數(shù)位置進(jìn)行自修正自調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)了符合經(jīng)驗(yàn)的模糊控制，極大地提高了控制精度和穩(wěn)定性，達(dá)到設(shè)計(jì)的控制質(zhì)量，使窯爐溫度控制系統(tǒng)達(dá)到更好的控制品質(zhì)，可確保系統(tǒng)在運(yùn)行過程中始終處于優(yōu)化狀態(tài)。
【IPC分類】G05D23-00, G05B13-04
【公開號】CN104834329
【申請?zhí)枴緾N201510204677
【發(fā)明人】劉旭飛, 李曉輝, 陳理君
【申請人】重慶工商職業(yè)學(xué)院
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年4月27日