[发明专利]一种基于粒子群算法的无波纹最少拍控制器自动设计方法

摘要

本发明公开了一种基于粒子群算法的无波纹最少拍控制器自动设计方法，包括以下步骤：(1)设计开始；(2)获取被控对象的Z传递函数；(3)确定待求参数个数，随机初始化待求参数；(4)初始化粒子群算法；(5)更新并约束粒子的速度和位置；(6)计算粒子的适应度值并更新粒子的最优位置；(7)判断是否满足终止条件；(8)设计结束。本发明使得无波纹最少拍控制器设计无需依赖手工计算，实现了无波纹最少拍控制器设计的自动化，具有设计时间少、效率高、精度高、可靠性高等优点，为无波纹最少拍控制器的理论和实验教学、工程应用提供了一种自动化的设计方法。

主权项

一种基于粒子群算法的无波纹最少拍控制器自动设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：设计开始步骤2：获取被控对象的Z传递函数首先通过建模得到被控对象的传递函数G₀(s)，之后运用零阶保持器法将G₀(s)离散化为Z传递函数G(z)，并提取G(z)的零点、极点和增益，确定零点个数u、不稳定极点个数v，由零点个数和极点个数之差确定参数N，根据输入信号类型确定m的取值；步骤3：确定待求参数个数，随机初始化待求参数基于步骤2中参数m和v确定待求参数k_i的个数，基于步骤2中的参数N和u确定待求参数p_i的个数，之后随机初始化待求参数k_i和p_i；步骤4：初始化粒子群算法初始化粒子群的种群规模、初始惯性权重、终止惯性权重、当前迭代次数、最大迭代次数、调节参数、加速因子、粒子的个体最优位置和群体最优位置参数，随机初始化粒子群的位置向量和速度向量；步骤5：更新并约束粒子的速度和位置利用递减公式更新惯性权重，更新粒子的速度向量，约束粒子的速度向量；更新粒子的位置向量，重置超出搜索空间的粒子位置向量；步骤6：计算粒子适应度值并更新粒子的最优位置根据无波纹最少拍控制器的设计理论、参数(u、v、N、m)和待求参数(k_i、p_i)的值，确定闭环Z传递函数W(z)和闭环误差Z传递函数W_e(z)的表达式；将W(z)和W_e(z)的表达式展开后获取各项系数，再求取W(z)和W_e(z)表达式对应项系数之差的绝对值作为粒子适应度值；计算每个粒子适应度值，更新粒子的个体最优位置与群体最优位置；步骤7：判断是否满足终止条件若满足终止条件，则终止搜索，输出搜索结果；否则返回步骤5继续搜索；步骤8：设计结束。