基于差分進化算法的預測控制及其應用研究.pdf

1、本文在對常規(guī)預測控制研究的基礎上,重點研究了基于差分進化算法(DifferentialEvolution,DE)優(yōu)化的預測控制的技術。差分進化算法是一種基于群體進化的算法,具有記憶個體最優(yōu)解和種群內信息的特點。將其與預測控制相結合,可以實現(xiàn)系統(tǒng)的強穩(wěn)定性及系統(tǒng)的快速收斂,而這正是工業(yè)生產(chǎn)過程中所希望達到的。本文將基于差分進化算法的預測控制應用于稀土萃取過程的給料流量回路控制系統(tǒng)中,通過仿真實驗的驗證,表明了其方法的有效性。
　　

2、 本文重點進行了以下幾方面的探討研究:
　　 首先,設計基于差分進化算法的預測控制器。針對工業(yè)生產(chǎn)過程,本文設計了動態(tài)矩陣控制(Dynamic Matrix Control,DMC)器。通過仿真發(fā)現(xiàn),動態(tài)矩陣算法可以應用于過程控制中,但它的控制效果仍有改善空間。通過設計基于差分進化算法的預測控制器,優(yōu)化了預測控制中的預測步數(shù)、控制優(yōu)化步數(shù)和加權陣三個參數(shù),改善了系統(tǒng)的跟蹤效果,并取得更好的控制效果。
　　 其次,建立給料

3、流量系統(tǒng)的數(shù)學模型。給料流量控制是稀土萃取生產(chǎn)過程中一個非常重要的環(huán)節(jié),它的精確與否將直接影響稀土萃取的質量。給料流量系統(tǒng)的數(shù)學模型建立,是分析系統(tǒng)性能的前提和基礎。本文通過對系統(tǒng)基本方程的分析和推導,分別得到了信號輸入環(huán)節(jié)、步進電機傳動機構的直線位移環(huán)節(jié)、流量輸出環(huán)節(jié)和渦輪流量計反饋控制環(huán)節(jié)的方程,最終得到給料流量控制系統(tǒng)的數(shù)學模型。
　　 最后,提出將基于差分進化算法的預測控制應用于稀土萃取過程中的給料流量系統(tǒng)。本文分別設計

4、了經(jīng)典PID(Proportion Integration Differentiation)控制器、模糊自調整PID控制器以及基于差分進化算法的預測控制器。經(jīng)過仿真實驗發(fā)現(xiàn),模糊自調整PID控制解決了經(jīng)典PID控制參數(shù)固定,受到干擾時無法自動調整參數(shù)的問題；而基于差分進化算法的預測控制的跟蹤效果及抗干擾性更優(yōu)于模糊自調整PID控制。故將差分進化預測控制應用于稀土萃取過程中的給料流量系統(tǒng)中。在仿真過程中,證明該方法可以滿足稀土萃取過程給料