申请/专利权人：中科沃业江苏生物有限公司

申请日：2023-06-27

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN116859711B

主分类号：G05B11/42

分类号：G05B11/42

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2023.10.27#实质审查的生效;2023.10.10#公开

摘要：本发明公开了一种基于IABC优化模糊PID的恒流泵控制系统，通过IABC算法优化模糊PID控制器，包括首先对初始化种群采用混沌映射，生成大量的复杂多样的随机数序列，加速算法收敛速度和提高算法的全局搜索能力，然后，通过变维度梯度维度更新蜜源更新，在不同迭代范围采用不同维度的更新策略，平衡了算法的搜索和开发能力，在加快收敛速度的同时可以有效克服过早收敛的问题，最后通过以全局最优解为引导进行变范围邻域搜索对控制器比例因子智能寻优，增加了种群向优秀个体学习的概率，加快对于更好的食物源寻找，以此改良的ABC为模糊PID所寻找到的解，能够使系统的稳定性和准确性有很大的提高，远优于有人工经验所设的值。

主权项：1.一种基于IABC优化模糊PID的恒流泵控制系统，其特征在于：包括基于IABC算法的模糊PID的参数优化算法以及模糊PID控制器，所述基于IABC算法的模糊PID的参数优化算法包括以下步骤：步骤10：设置ABC的参数，所述参数包括种群大小SN、最大迭代次数，maxit、最大评估次数MFE、个体维数d、阈值limit；步骤20：生成初始种群，采用混沌映射公式如下：xij＝chebyshevd1xi＝cos4acosxi-12每个解其中和分别代表着第j维搜索空间的下界和上界，chebyshev为混沌映射函数，2为其具体表达式；步骤30：选取时间t与绝对误差的积分ITAE作为适应函数，具体公式如3，选取适应值较大的SN2个个体作为初始雇佣蜂种群： 其中，et为系统误差；步骤40、在由步骤30选择出来的雇佣蜂个体附近进行邻域搜索，得到新蜜源，搜索策略如公式4所示：xij*＝bestj+rvxij*-xkj*4rv＝αe-it-0.1maxit0.3maxit5j*＝randpermlengthb,fixc*d+1；64中bestj为随机选取种群中较好的个体，rv为自适应步长；α为设定的参数值；it为当前执行的迭代次数,maxit为最大迭代次数，k为不等于i的整数；j*为随机选取的多个参数的索引，b为所有参数的索引组成的数列，c为百分比赋值，具体选择规则如下：当迭代到在前40％时，随机选取前70％的参数更新，此时c＝0.7；当迭代到在前60％时，随机选取前50％的参数更新，此时c＝0.5；当迭代到在前80％时，随机选取前20％的参数更新，此时c＝0.2；当迭代到在前90％时，随机选取前10％的参数更新，此时c＝0.1；当迭代到在前100％时，随机选取前10％的参数更新，此时c＝0；步骤50、以公式3为函数fiti，，将当前个体的参数代入该公式，得到当前个体的适应值记为fit，将新蜜源中新个体的参数代入该公式，得到新蜜源中个体的适应值，记作Fit,若fitFit，采用新个体替换当前雇佣蜂个体，否则，进行随机搜索，当randprobi时，按照公式7进行搜索，若randprobi，i＝i+1，probi见公式8：vij＝xij+rijxij-xkj7 其中rand为0到1之间的随机数，k为不等于i的整数，r取值范围为[-1,1]；步骤60、判断ilimit是否成立，若成立，则放弃当前蜜源，进入侦查蜂阶段，根据公式8生成新蜜源，若不成立，则当前的解为最优解，转至步骤70；步骤70、记录最优解；步骤80、判断评估次数≥MFE，若是，则输出最优解；否则，转至步骤40；所述模糊PID控制器通过模糊控制算法对PID控制器算法中的积分系数和微分系数进行整定,利用IABC对控制器比例因子智能寻优，通过选择输出流量偏差e与流量偏差变化率ec作为模糊控制器的输入变量,经量化因子作用后输入模糊控制器得到模糊化变量E和Ec，接着给出流量偏差e、流量偏差变化率ec的模糊论域、模糊语言值,设置流量偏差e、流量偏差变化率ec和控制量U的基本论域为[-3,3],并划分为7个等级,即{-3,-2,-1,0,1,2,3},模糊语言值[负大,负中,负小,零,正小,正中,正大],即{NB,NM,NS,O,PS,PM,PB}；所述模糊PID控制器算法包括模糊控制规则和隶属度函数,所述隶属度函数为三角隶属度函数，所述模糊控制规则如下所述：通过结合et以及ect对下式中ΔKp，ΔKi，ΔKd进行反模糊化，再结合比例因子和PID初始值，整定可以得出t时刻比例、积分和微分系数，公式如下： KP0，Ki0，Kd0为PID初始值，ΔKp，ΔKi，ΔKd为模糊PID的输出值，UKP、UKi、UKd为比例因子；通过下式10输出模糊PID控制器的信号为： 其中e为流量偏差，t为时间变量。

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