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相似文献
 共查询到20条相似文献,搜索用时 136 毫秒
1.
求解混合整数非线性规划问题的改进差分进化算法   总被引:4,自引:0,他引:4  
针对混合整数非线性规划问题的特点,在差分进化算法的变异操作中加入取整运算,提出了一种适合于求解各种混合整数非线性规划问题的改进差分进化算法.同时,采用时变交叉概率因子的方法以提高算法的全局搜索能力和收敛速率.用四个典型测试函数进行了实验研究,实验结果表明,改进的差分进化算法用于求解混合整数非线性规划问题时收敛速度快,精度高,鲁棒性强.  相似文献   

2.
基于改进差分进化算法的PID优化设计   总被引:2,自引:0,他引:2  
提出一种基于改进差分进化算法的PID控制器参数优化方法.针对差分进化算法的优化性能受控制参数取值和差分进化类型的影响较大,算法容易早熟收敛的问题,提出改进差分进化算法.该算法在标准差分进化理论基础上对差分矢量的初始种群、缩放因子、交叉概率和差分进化模式进行优化,将缩放因子和交叉概率由固定数值设计为随机函数,随着搜索过程的进行,自适应选取差分进化模式,从而增强搜索能力.在PID参数的优化设计中通过仿真实验研究,表明采用新方法获得的PID控制器性能优于基于常规方法、遗传算法和基本差分进化算法设计的PID控制器.  相似文献   

3.
非线性约束优化问题的自适应差分进化算法   总被引:1,自引:1,他引:0       下载免费PDF全文
提出了一种非线性约束优化问题改进的自适应差分进化算法。该算法对差分进化算法中固定的加权因子和交叉概率因子进行改进;定义了约束违反度函数,将约束优化问题转化为无约束双目标优化问题,在每次迭代中按照约束违反度的大小保留一部分性能较优不可行粒子,有效地维持了种群的多样性;为了扩大粒子的搜索范围引入变异算子。数值实验表明,新算法具有较快的收敛速度和较好的全局寻优能力。  相似文献   

4.
以系统运行费用为目标的反渗透海水淡化优化调度是一类带有约束的非线性优化问题。针对这一问题,提出一种改进的差分进化算法。该算法对基本差分进化算法中的变异因子和交叉因子进行改进;定义约束违反度函数,将约束优化问题转化为无约束的优化问题。以24小时为一个周期,通过改进的差分进化算法对系统模型进行优化调度。仿真结果表明,改进的算法可以对机组进行优化操作,有效的降低了系统的生产成本。  相似文献   

5.
本文对应急物资调度模型的建立及求解该模型的优化算法进行了研究.首先,在资源受限情况下,以配送费用总成本最小和最大缺失损失最小为优化目标,建立了连续消耗问题的多供应点对多受灾点的应急物资调度模型.然后,通过引入DE/best/1变异策略与DE/rand/2变异策略对差分进化算法进行了改进,提出了一种基于双变异策略的改进差分进化算法,将Pareto非支配等级分层与拥挤距离的概念引入到改进差分进化算法中,对约束双目标调度模型进行求解.最后,通过两种不同规模的四组仿真实验,验证了本文提出模型及改进的差分进化算法的可行性和有效性.与基本差分进化算法对比,双变异策略的改进差分进化算法对相同应急物资调度问题进行求解时,得到了更多的Pareto前沿解个数,和较低的应急物资调度配送费用成本与较小的最大缺失损失,同时解分布的广泛性也得到了显著提高.  相似文献   

6.
Hammerstein系统是一类典型的块结构非线性系统,由非线性静态子系统和线性动态子系统构成,由于模型中含有未知非线性变量,传统辨识算法往往存在辨识精度不高、辨识效果差等问题。因此,基于启发式的智能优化算法受到了关注。差分进化(Differential Evolution, DE)算法是一种模拟自然界生物种群“适者生存”原则的智能算法,待定参数少,收敛速度快,但会陷入局部最优。针对这一局限性,提出一种改进差分进化算法来辨识Hammerstein受控自回归滑动平均模型。在基本差分进化算法的基础上改变了变异操作和交叉操作,加入自适应因子。推导了递推最小二乘算法来辨识Hammerstein系统,并将其与改进的差分进化算法进行比较。通过仿真例子测试算法性能,结果表明,相对于递推最小二乘算法、基本DE算法和粒子群算法,改进差分进化算法在精确度和收敛速度上更优。将改进DE算法用于连续搅拌反应釜的辨识,取得了较好的辨识效果。  相似文献   

7.
提出一种改进差分进化算法求解混合整数非线性规划问题。该算法利用同态映射方法,解决差分进化算法无法直接处理整数决策变量问题;提出改进的自适应交替变异算子,提高算法的搜索性能;提出一种自适应保留不可行解的方法处理约束条件,并对差分进化算法的选择算子进行改进,提出一种直接处理约束条件的新选择算子。六个常用的混合整数非线性规划问题的实验结果表明了该方法的有效性和适用性。  相似文献   

8.
针对大规模高维数复杂非线性函数优化的问题,提出一种新的基于GPU的协同差分进化算法。该方法将协同进化的思想引入启发式差分进化算法,随机分解大规模计算问题,利用GPU处理数据的并行性,同步计算分解后的子问题,加快算法的精度和收敛速度。实验对比结果表明,所提出的基于GPU的协同差分进化算法对大规模非线性函数优化具有更高的精度和效率。  相似文献   

9.
改进自适应变空间差分进化算法   总被引:6,自引:1,他引:5  
在基本差分进化算法的基础上融入自适应变空间思想,提出自适应变空间差分进化算法,在进化代数达到预设周期整数倍时,按变空间算法自动扩展或收缩搜索空间,实现了自动寻找合适搜索空间、提高收敛速度和精度的目的.此外为了进一步的加快收敛速度,对原变空间算法进行了改造,对其上下限的变化规则进行了修改和添加,提出了改进的变空间算法.仿真结果表明改进方法在收敛精度、速度上优于基本差分进化算法和基于原变空间算法的差分进化算法.最后将其应用到热连轧机精轧机组负荷分配优化计算中,为其提供了一种有效的优化手段.  相似文献   

10.
为了提高多目标优化算法的收敛能力及求解精度,提出了一种组合分布估计和差分进化的多目标优化算法.该方法用分布估计算法和差分进化算法共同生成种群中的粒子,利用选择因子来控制每个粒子的产生方式,并且根据迭代次数的增加来改变2种算法的使用比例,搜索初期利用分布估计算法进行快速定位,然后用差分进化算法进行精确搜索.并对差分进化算法的变异因子进行了改进,定义了一个可变的变异因子,来控制不同搜索时期中差分进化算法的变异范围.用4个测试函数对算法进行了仿真测试,并同NSGA-Ⅱ和RM-MEDA进行了比较.实验结果表明,该算法具有良好的收敛性和分布性,并且效果稳定.  相似文献   

11.
Linear model predictive control (MPC) is a widely‐used control strategy in chemical processes. Its extension to nonlinear MPC (NMPC) has drawn increasing attention since many process systems are inherently nonlinear. When implementing the NMPC based on a nonlinear predictive model, a nonlinear dynamic optimization problem must be calculated. For the sake of solving this optimization problem efficiently, a latent‐variable dynamic optimization approach is proposed. Two kinds of constraint formulations, original variable constraint and Hotelling T2 statistic constraint, are also discussed. The proposed method is illustrated in a pH neutralization process. The results demonstrate that the latent‐variable dynamic optimization based the NMPC strategy is efficient and has good control performance.  相似文献   

12.
This paper proposes a new adaptive nonlinear model predictive control (NMPC) methodology for a class of hybrid systems with mixed inputs. For this purpose, an online fuzzy identification approach is presented to recursively estimate an evolving Takagi–Sugeno (eTS) model for the hybrid systems based on a potential clustering scheme. A receding horizon adaptive NMPC is then devised on the basis of the online identified eTS fuzzy model. The nonlinear MPC optimization problem is solved by a genetic algorithm (GA). Diverse sets of test scenarios have been conducted to comparatively demonstrate the robust performance of the proposed adaptive NMPC methodology on the challenging start-up operation of a hybrid continuous stirred tank reactor (CSTR) benchmark problem.  相似文献   

13.
The paper presents a method for enlarging the terminal region of quasi-infinity horizon nonlinear model predictive control (NMPC) for nonlinear systems with constraints. The main technique builds on the fact that terminal controllers are fictitious and never applied to the system in the quasi-infinite horizon NMPC [1]. Based on T-S fuzzy models of nonlinear systems, we show that a parameter-dependent state feedback law exists such that the corresponding value function and its level set can be served as terminal cost and terminal region. The problem of maximizing the terminal region is formulated as a convex optimization problem based on linear matrix inequalities (LMIs). A numerical example is given to illustrate the effectiveness of the proposed method.  相似文献   

14.
为了计算控制序列,非线性模型预测控制可以转换为一个带约束的非线性优化过程.本文分析了三种约束处理方案,根据遗传算法的特点,将等式约束用于状态量计算,在搜索空间降维的同时消除遗传算法难以求解的等式约束.对双容水箱进行遗传算法和序列二次规划仿真试验和实际控制,结果表明遗传算法对控制量的优化效果优于序列二次规划.为克服遗传算法耗时较长、优化结果存在随机抖动的缺点,结合序列二次规划提出一种混合优化算法,仿真和实控结果表明其可行性和有效性.  相似文献   

15.
陈进东  潘丰 《控制与决策》2014,29(3):460-464

针对非线性模型预测控制中离线模型难以适应非线性对象实时变化的缺点, 提出一种基于在线支持向量回归的非线性模型预测控制方法. 该方法通过在线支持向量回归离线训练与在线学习相结合的方式, 建立具有在线校正特性的预测模型, 同时采用最速下降原理滚动优化非线性模型预测控制的目标函数, 求得多步控制量. 通过对非线性对象的控制结果表明, 所提出方法有效且具有良好的自适应性.

  相似文献   

16.
This article presents a nonlinear model predictive control (NMPC) approach based on quasi‐linear parameter varying (quasi‐LPV) representations of the model and constraints. Stability of the proposed algorithm is ensured by the offline solution of an optimization problem with linear matrix inequality constraints in conjunction with an online terminal state constraint. Furthermore, an iterative approach is presented with which the NMPC optimization problem can be handled by solving a series of Quadratic Programs at each time step, this being highly computationally efficient. A practical and simple way of obtaining quasi‐LPV representations of the system using velocity‐based linearization is presented in two examples.  相似文献   

17.
Model predictive control (MPC) is a well-established controller design strategy for linear process models. Because many chemical and biological processes exhibit significant nonlinear behaviour, several MPC techniques based on nonlinear process models have recently been proposed. The most significant difference between these techniques is the computational approach used to solve the nonlinear model predictive control (NMPC) optimization problem. Consequently, analysis of NMPC techniques is often connected to the computational approach employed. In this paper, a theoretical analysis of unconstrained NMPC is presented that is independent of the computational approach. A nonlinear discrete-time, state-space model is used to predict the effects of future inputs on future process outputs. It is shown that model inverse, pole-placement, and steady-state controllers can be obtained by suitable selection of the control and prediction horizons. Moreover, the NMPC optimization problem can be modified to yield nonlinear internal model control (NIMC). The computational requirements of NIMC are considerably less than NMPC, but the NIMC approach is currently restricted to nonlinear models with well-defined and stable inverses. The NIMC controller is shown to provide superior servo and regulatory performance to a linear IMC controller for a continuous stirred tank reactor.  相似文献   

18.
针对步行双足机器人实时步态规划问题,提出了一种改进的非线性模型预测控制(NMPC)方法.采用扩展的关节坐标,将单腿支撑相(SSP)和双腿支撑相(DSP)统一表示为一个非线性动力学模型.通过对SSP和DSP的3个阶段设定运动学和动力学虚拟约束,将复杂实时步态规划问题转化为4个以预测时域内控制量二次型为代价函数的NMPC问题.采用直接法将连续优化问题参数化为有限维优化问题,并采用惩罚函数法将状态变量约束转化为代价函数中的惩罚项,从而得到能够用渐进二次规划(SQP)求解的有限维静态优化问题.仿真结果表明,应用该方法对BIP机器人模型进行实时步态规划,实现了包含足部转动的动态步行,且机器人满足稳定性条件,不发生侧滑,从而证明了该方法的有效性和可实现性.  相似文献   

19.
《Journal of Process Control》2014,24(7):1106-1120
Gradient-based optimization may not be suited if the objective and constraint functions in a nonlinear model predictive control (NMPC) optimization problem are not differentiable. Some well-known derivative-free optimization (DFO)-algorithms are investigated, and a novel warm-start modification to the Wedge DFO-algorithm is proposed. Together with a gradient-based SQP-algorithm these are applied to the NMPC problem and compared in a single-shooting NMPC formulation to a subsea oil–gas separation process. The findings are that DFO is significantly more robust against the numerical issues, compared to a gradient-based SQP tested. Moreover, the warm-start modification reduces the computational complexity.  相似文献   

20.
The paper illustrates the benefits of nonlinear model predictive control (NMPC) for the setpoint tracking control of an industrial batch polymerization reactor. Real-time feasibility of the on-line optimization problem from the NMPC is achieved using an efficient multiple shooting algorithm. A real-time formulation of the NMPC that takes computational delay into account is described. The control relevant model for the NMPC is derived from the complex-first principles model and is fitted to the experimental data using maximum likelihood estimation. A parameter adaptive extended Kalman filter (PAEKF) is used for state estimation and on-line model adaptation. The performance of the NMPC implementation is assessed via simulation and experimental results.  相似文献   

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