基于TSP的改进差分进化算法

针对TSP问题,提出一种改进的差分进化算法:利用贪心算法产生初始种群,定义特有的编码匹配函数进行变异操作,排序法修复变异个体,并采用顺序交叉,在变异操作之后,加入新的选择机制,防止交叉操作破坏变异出的优良个体,实验结果表明改进后的差分进化算法能够高效地解决TSP问题,体现良好的优化性能。     

基于多目标优化PID的纸浆浓度控制系统

目的 针对纸浆浓度PID控制系统在时滞性、稳定性、耦合性方面的不足,提出一种基于多目标优化的纸浆浓度PID控制方法.方法 对纸浆生产工艺进行分析,结合纸浆浓度PID控制系统,设定多属性的决策变量,建立对应的目标函数和约束条件;从质量、产量、成本、环境等4个方面对纸浆浓度PID控制过程进行多目标优化,构建基于多目标优化的纸浆浓度PID控制模型;采用改进量子粒子群算法对多目标优化模型进行求解,获得Pareto最优纸浆浓度控制方案;将建模方法、优化算法、优选方法进行耦合,从而形成"建模-求解-优选"全过程的纸浆浓度控制方法.结果 通过对纸浆浓度控制优化前后的决策变量进行比较分析可知,多目标优化PID控制方法在评价指标方面满足了质优、高产、低耗的多目标优化的可控性要求;相较于传统PID控制方法,IPSO-PID控制方法的响应速度更快,具有更好的鲁棒性;在PID参数优化方面,文中的优化模型整定控制参数在0.05 s内达到稳态阶段,稳态误差更低,具有更好的稳定性.结论 在保证系统鲁棒性的同时,基于多目标优化算法的纸浆浓度PID控制系统可实现对纸浆浓度的精确性和稳定性控制,更好地满足实际工业生产的要求,确保纸张质量的品质.     

基于改进量子粒子群算法的纸浆浓度控制系统

目的为了克服传统PID控制在具有大时滞性、非线性等特点的纸浆浓度控制系统中性能不足和参数调整困难等问题,研究参数在线调整的方法。方法在传统PID控制的基础上,结合量子粒子群仿生算法(QPSO),提出一种量子粒子群算法优化的传统PID控制器参数,并应用于纸浆浓度控制系统;同时对基本量子粒子群算法进行改进,引入交叉算子,并将该控制算法应用到纸浆浓度控制系统中,并与传统控制进行对比。结果与传统PID控制和基本量子粒子群优化的PID相比较,改进的优化算法能够得到更加令人满意的控制效果,具有系统超调量小、响应速度快、鲁棒性高等优良的性能。结论基于改进的量子粒子群优化算法的纸浆浓度控制系统可有效控制纸浆浓度,能够明显提高系统的控制精度等性能指标,更好地满足实际应用的要求。     

基于差分进化算法的供水系统节能调度研究

针对当前供水系统节能降耗的需求,根据供水系统运行特点,利用合理划分调度期的方式,建立了以节能为目标的优化调度模型;采用差分进化算法对模型进行求解,应用实数编码将决策变量表示为进化种群中的个体;运用罚函数法对约束条件进行转换,并使用加法和乘法的形式进行组合,构建了适应度函数;采用标准差分策略进行变异操作;以天津市中心城区供水系统为例,验证了模型与差分进化算法的有效性,并与遗传算法进行了对比,显示出前者在求解该模型上具有一定的优势。     

基于离散差分进化算法的随机车辆路径问题

针对差分进化算法求解组合优化问题存在的局限性,引入计算机语言中的2种按位运算符,对差分进化算法的变异算子进行重新设计,用来求解不确定需求和旅行时间下同时取货和送货的随机车辆路径问题（SVRPSPD）。通过对车辆路径问题的benchmark问题和SVRPSPD问题进行路径优化,并同差分进化算法和遗传算法的计算结果进行比较,验证了离散差分进化算法的性能。结果表明,离散差分进化算法在解决复杂的SVRPSPD问题时,具有较好的优化性能,不仅能得到更好的优化结果,而且具有更快的收敛速度。     

基于模拟退火粒子群混合算法的纸浆浓度控制系统

目的为了得到最优的控制器参数,以满足纸浆浓度实际控制要求,更好地克服控制难点。方法提出一种模拟退火粒子群混合算法,并应用于纸浆浓度控制系统,对其PID控制器参数进行整定优化,基于MATLAB的.m程序和Simulink进行仿真,并与其他整定方法进行比较。结果该优化方法能够得到较为理想的控制效果,系统过度平稳、响应快、超调小、调整时间短、鲁棒性好,其输出响应曲线上升时间为9 s,超调量为3.07%,调整时间为22.8 s。结论基于此混合算法的优化控制,不仅兼顾2种算法各自的优点,且相对于二者各自的优化控制及传统整定方法具有显著优越性,可以更好地满足现场控制要求。     

高斯变异差分进化算法及其应用研究

为平衡算法收敛速度和全局搜索能力,克服差分进化算法易“早熟”的缺陷,在分析引起种群多样性下降及个体进化停滞原因的基础上,通过引入高斯变异操作,提出了基于高斯变异改进的差分进化算法(modified differential evolution base on Gauss mutation, GMDE). 数值仿真及2个工程优化问题的求解结果表明本文算法能有效避免“早熟”收敛,且在算法收敛速度和全局搜索能力上取得了较好的平衡.     

基于离散差分进化算法雌多维0／1背包问题求解

多维0／1背包问题（MKP）是一种典型的组合优化问题,并且被广泛的应用于各种工程领域。差分进化算法（DE）是一种有效的进化算法,能处理各种复杂的非线性优化问题,但主要是用来解决连续领域的优化问题。提出一种离散差分进化算法,并用来求解MKP问题。在经典测试集上的实验结果表明,提出的算法能更快的求得最优解。     

基于差分进化算法的摩擦力建模与前馈补偿

摩擦力是电机运行时受到的外部扰动,会降低直线电机的跟踪精度.根据摩擦模型设计前馈补偿器是降低摩擦影响的重要方法.首先分析摩擦特性,选用合适的摩擦模型.其次设计电机速度前馈控制器和加速度前馈控制器,提高电机的跟踪性能.根据测得的电机在不同速度下的摩擦力值,运用差分进化算法辨识直线电机的摩擦模型参数,以此设计前馈控制器,实现永磁同步直线电机的摩擦抑制.仿真结果表明,摩擦模型能准确描述被测直线电机的摩擦特性,基于摩擦模型辨识结果设计出的摩擦前馈控制器可以有效地消除摩擦力引起的速度粘滑现象并且减小电机的位置跟踪误差.     

基于BP神经网络PID的纸浆浓度自适应控制

目的为了克服纸浆浓度控制系统的滞后性、非线性和时变性,以提高纸浆浓度控制性能。方法针对纸浆浓度控制问题提出一种BP神经网络PID控制技术,构建3-4-3的BP神经网络结构,并在该基础上建立BP神经网络PID控制的数学模型,利用BP神经网络实现PID参数的自适应调整。结果仿真结果表明,BP神经网络PID控制相较于传统PID控制收敛速度更快、超调量更小、抗干扰能力更强、鲁棒性更好。结论该控制方法实现了纸浆浓度的自适应控制,为纸浆浓度的最优控制提供了一种有效可行的控制方法。     

基于自抗扰控制的放卷系统张力控制器设计

目的在印刷机放卷系统中,利用自抗扰控制(ADRC)技术,提出一种张力控制的新方法。方法根据放卷系统的工作机理,首先建立放卷张力系统的非线性数学模型,推导了系统阶数和输入系数。然后针对所建立的放卷张力系统数学模型,利用ADRC技术设计放卷系统的张力观测器和张力控制器。最后通过仿真和实验验证所设计的张力控制器的内部鲁棒性和抗干扰性能。结果在ADRC控制下,张力T2不受辊筒1半径R1和辊筒2角速度ω2变化的影响,能够快速无超调地达到稳定值60 N;随着R1的减小和ω2的增大,ADRC控制下产生的误差无论从数值上还是持续时间上都比PID控制下产生的误差小得多。结论仿真和实验的结果表明,所设计的ADRC控制器较传统PID控制器具有更好的鲁棒性和抗干扰性。     

改进差分进化算法及啤酒灌装机液位控制PID参数整定

目的 针对啤酒液位控制系统存在PID参数整定难、非线性、滞后性问题,提出一种改进基于邻域的改进差分进化算法,应用于PID参数优化整定中,从而提高灌装机的工作效率和啤酒的质量。方法 文中对差分进化算法进行改进,设计一种新型的变异策略,在变异环节引入邻域搜索操作;根据当前种群的分布情况,实时对邻域的个数进行自适应分配,以提升算法全局和局部搜索能力;与2种基本差分进化算法和4种改进差分进化算法对比,用18个测试函数验证文中所提出算法的性能。结果 仿真结果表明,相较于基本差分进化算法,使用改进的差分进化算法整定的PID参数,调节时间减少0.22 s,上升时间减少0.04 s,超调量降低7.63%。结论 通过改进的差分进化算法对啤酒灌装机液位PID参数的优化整定,可以显著改善控制系统的超调量、上升时间和稳态误差等性能,实现了液位的稳定控制。     

光电跟踪系统力矩波动的自抗扰控制

为解决光电跟踪伺服系统受电机力矩波动影响产生的速度波动问题,提出了一种改进的自抗扰控制策略进行力矩波动补偿。该算法主要由两部分组成:通过扩张状态观测器辨识出系统扰动,然后将该扰动前馈到系统控制量中去,构成复合校正系统;反馈通道中采用两参数的比例微分控制器,可以保证系统的稳定性和良好的动态特性。仿真分析和实验结果表明:与同等闭环控制带宽的PI控制器相比,自抗扰控制器可以提高系统对扰动力矩的抑制能力,采用自抗扰补偿时,速度误差的峰值由1.88%降低到0.65%,速度误差的均方根值由0.8%降低到0.2%。实验结果证明提出的方法能够有效降低电机力矩波动的影响,提高速度平稳性。     

Steady Fault Characteristic Analysis of a Missile Power System Based on a Differential Evolution Algorithm

The differential evolution (DE) algorithm is applied to solving the models‘ equations of a whole missile power system, and the steady fault characteristics of the whole system are analyzed. The DE algorithm is robust, requires few control variables, is easy to use and lends itself very well to parallel computation. Calculation results indicate that the DE algorithm simulates faults of a missile power system very well.     

基于自抗扰控制的微电网三相不平衡问题研究

当微电网中三相负载呈现不平衡状态时,会导致三相输出电压不平衡,若采用三相四桥臂逆变器,则可解决此问题。但在dq0旋转坐标系下,三相四桥臂逆变器输出电压和输出电流会相互耦合。同时若系统中出现负载不平衡工况,直接采用开环控制,因不平衡负载导致输出电压中含有二倍频扰动,所以负载端输出电压仍然处于不平衡状态。针对上述2个问题,建立了三相四桥臂逆变器对应的数学模型,推导被控对象开环传递函数,对三相不平衡问题进行了深入分析。同时根据系统模型信息,设计二阶自抗扰控制器,目的是对dq轴电压、电流进行解耦,同时可以减少测量原件的个数。并针对由不平衡负载产生的二倍频扰动引入比例谐振控制器,最后通过Matlab/Simulink仿真,验证了该解决方案的有效性。     

基于双模态有限时间滑模的永磁同步电机抗扰动控制

目的 解决包装机工作过程中,因永磁同步电机的动态响应慢和抗扰动能力弱导致包装机精度不高的问题。方法 设计一种双模态有限时间滑模控制器,实现系统有限时间收敛。将双模态函数引入趋近律增益,不仅能实现“大误差大增益,小误差小增益”,而且趋近律增益切换为小增益的时间可调,从而使电机获得更快的响应速度和更小的抖振。同时,设计有限时间扰动观测器对扰动进行观测,并进行前馈补偿,以此来提高系统的抗扰性能。结果 实验结果表明,文中方法相较于另外2种对照方法,可以使电机的动态响应分别提升27%、37%,控制性能分别提升40%、70%,相较于超螺旋扰动观测器,可以使电机的抗扰性能提升58%。结论 所提控制策略可以明显提高系统的动态响应、控制性能、抗扰性能,使得永磁同步电机更符合包装机的要求。