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基于免疫思维进化算法的过热汽温控制系统参数整定

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太原理工大学学报 2008年第5期39卷 467-470页

作者：谢刚李婷张晶太原理工大学信息工程学院山西太原030024

结合人工免疫系统的克隆选择机制,提出了一种基于免疫思维进化算法的PID参数整定方法,并在LabVIEW环境下实现了基于该方法的火电厂过热汽温串级控制系统的参数整定。仿真结果表明,基于免疫思维进化算法的过热汽温参数整定方法能获得比... 详细信息

结合人工免疫系统的克隆选择机制,提出了一种基于免疫思维进化算法的PID参数整定方法,并在LabVIEW环境下实现了基于该方法的火电厂过热汽温串级控制系统的参数整定。仿真结果表明,基于免疫思维进化算法的过热汽温参数整定方法能获得比相同条件下,采用思维进化算法和常规PID整定方法更好的控制品质。

关键词：免疫思维进化算法 PID整定 LabVIEW

基于Fisher准则的免疫思维进化算法在图像阈值寻优中的应用

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太原理工大学学报 2009年第3期40卷 225-228页

作者：张捷谢刚太原理工大学信息工程学院山西太原030024

针对图像分割中的阈值选取问题,通过引入模式识别理论中的Fisher评价函数作为图像分割的准则函数,提出了基于Fisher准则的免疫思维进化算法进行图像分割。该算法克服了基本遗传算法无法记忆每一代的进化信息、容易出现"早熟"、收敛慢且... 详细信息

针对图像分割中的阈值选取问题,通过引入模式识别理论中的Fisher评价函数作为图像分割的准则函数,提出了基于Fisher准则的免疫思维进化算法进行图像分割。该算法克服了基本遗传算法无法记忆每一代的进化信息、容易出现"早熟"、收敛慢且不能保证全局搜索的缺点,可以指导算法向着有利方向进行,并且采用群体搜索,提高了搜索效率且避免了"早熟"现象,提高了算法的寻优质量。笔者对该算法进行了详尽的分割实验,并与基本遗传算法相比较,结果表明该算法可以将分割阈值稳定在5个像素之内,运算速度比基本遗传算法提高了9.5%,是一种有效的图像阈值分割新方法。

关键词：免疫思维进化算法 Fisher准则函数图像分割

基于实数编码免疫思维进化算法的PID参数整定

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太原理工大学学报 2008年第4期39卷 366-369页

作者：谢刚张晶李婷太原理工大学信息工程学院山西太原030024

在思维进化算法与人工免疫系统的克隆选择算法基础上提出了一种基于实数编码的免疫思维进化算法(IMEA),并将其应用于PID参数的整定。阐述了免疫思维进化算法的基本原理,对免疫思维进化算法PID参数整定进行了仿真研究,并与遗传算法和思... 详细信息

在思维进化算法与人工免疫系统的克隆选择算法基础上提出了一种基于实数编码的免疫思维进化算法(IMEA),并将其应用于PID参数的整定。阐述了免疫思维进化算法的基本原理,对免疫思维进化算法PID参数整定进行了仿真研究,并与遗传算法和思维进化算法进行了比较。仿真结果表明所提算法具有快速收敛性,能够很快找到PID参数的最优组合,具有很高的应用价值。

关键词：免疫思维进化算法 PID 参数整定

基于实数编码的免疫思维进化算法及其在PID控制器参数整定中的应用

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基于实数编码的免疫思维进化算法及其在PID控制器参数整定中的应用

作者：张晶太原理工大学

学位级别：硕士

PID控制器由于结构简单、易于调整等优点,至今仍广泛应用于控制领域。实际工业过程中往往具有非线性、时变,纯滞后等特点,这时采用传统的PID控制就不能取得令人满意的效果。PID参数整定技术是为了处理PID参数整定这个问题而产生的,PID... 详细信息

PID控制器由于结构简单、易于调整等优点,至今仍广泛应用于控制领域。实际工业过程中往往具有非线性、时变,纯滞后等特点,这时采用传统的PID控制就不能取得令人满意的效果。PID参数整定技术是为了处理PID参数整定这个问题而产生的,PID参数整定的方法很多,但往往难以实现或不很理想,在精度与速度的折衷及对象的使用范围上常常难以令人满意。由于PID控制存在许多优点而又存在参数的整定较为困难得问题,许多学者开始寻求一些人工智能算法来进行PID参数的整定。免疫思维进化算法理论是基于思维进化算法和人工免疫系统中克隆选择原理,继承了思维进化算法的群体进化策略等进化机制上的优点,又加入了克隆选择算法中的学习、记忆开发、抗体多样性、自适应调节等优良的功能,使得免疫思维进化算法在优化中具有更快的收敛性和更高的计算精度。这些特点使得IMEA在参数整定方面有着很好的理论优势。本文在免疫思维进化算法的基本原理下,针对PID参数整定的特点,对免疫思维进化算法的实数编码形式进行了研究,给出了实数编码下免疫思维进化算法的克隆、变异、重组和选择算子的定义,并通过函数测试验证了算法的优良性。在此基础上,本文将基于实数编码的免疫思维进化算法应用到PID参数的整定,给出了算法在PID参数整定中各算子的具体定义,设计了基于实数编码免疫思维进化算法的PID控制器,通过仿真试验验证了该整定算法比传统的PID整定方法、基于GA的PID参数整定方法和基于MEA的PID参数整定方法有着更好的控制品质,更快的收敛速度和更好的控制精度。基于免疫思维进化算法PID控制器的优点,本文首先在PC机上的μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统下实现了该控制器,以此为基础对该控制器的硬件实现进行了研究。在实现了基于ARM920T内核的S3C2410A芯片的μC/OS-Ⅱ的移植基础上,本文在S3C2410A嵌入式开发平台上对该控制器进行了软硬件实现。软件方面,设计了五个任务:监控任务、整定算法任务、数据采集任务、数据处理任务和显示任务,这五个任务通过消息队列之间的消息传递机制来完成任务之间的协调运行,由于采用的是具有足够的稳定性和安全性μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统,并在程序中通过监控空任务进行系统运行监控,系统的稳定性很高。硬件方面,使用了LCD、键盘作为人机交互界面,串口进行与上位机的通信。对该嵌入式控制系统其进行了实验,实验表明该算法有着良好的工作性能和稳定性,具有很高的应用价值,也为基于免疫思维进化算法的PID控制器实际工程应用打下了基础。

关键词：免疫思维进化算法实数编码 PID 参数整定 μC/OS-Ⅱ

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基于免疫思维进化算法的机组负荷优化分配

基于免疫思维进化算法的机组负荷优化分配

作者：黄文成太原理工大学

学位级别：硕士

负荷优化分配,就是在满足系统总负荷和机组安全运行的条件下,确定未来一定期间内各机组的开停机并在机组间分配负荷,使系统总的运行费用达到最小。随着中国电力市场化改革的不断深入,各电厂都在努力提高运行水平,以降低全厂煤耗。所以... 详细信息

负荷优化分配,就是在满足系统总负荷和机组安全运行的条件下,确定未来一定期间内各机组的开停机并在机组间分配负荷,使系统总的运行费用达到最小。随着中国电力市场化改革的不断深入,各电厂都在努力提高运行水平,以降低全厂煤耗。所以研究发电厂负荷优化分配具有重要的工程意义。免疫思维进化算法(IMEA)作为在搜索、优化和机器学习方面提供最优解的方法,是一种基于生物克隆选择和思维进化算法的智能优化方法,其不要求目标函数连续且可微,也没有遗传算法交叉、变异等操作,而是通过克隆、变异、选择、重组来实现目标函数的最优化,虽然其研究还处于起步阶段,但已成为智能计算领域新的研究热点。本文采用免疫思维进化算法来解决火电厂机组负荷优化分配问题。确定单元机组的煤耗特性曲线是整个负荷优化分配问题的基础,论文首先讨论了衡量电厂经济性的多种经济性指标,最终确定以供电煤耗作为负荷优化分配的目标函数,将机组运行的原始数据经过物理方法、数学方法合理筛选后,对数据进行热力计算,得到与供电功率相对应的煤耗率,然后采用多项式拟合的方法求取机组煤耗特性曲线。论文介绍了火电厂单元机组负荷优化分配模型的建模过程。模型的建立包含目标函数和约束条件的确认,根据机组具体情况,分别建立了相应的负荷优化分配模型,并对模型的建立依据、选择规则进行了阐述,结合机组运行的经济性和安全性考虑了多个约束条件,最终得到用于优化计算的模型。由于本文在负荷优化分配中考虑机组的启停状况,所以介绍了机组的优化启停和启停过程的能耗损失等相关内容,研究了机组启停过程中的各项能量损失及其计算方法,提出确定机组调峰方式的时候应综合考虑机组的启停能耗损失和寿命损耗。在以上工作的基础上查阅了大量的中英文相关文献,并借鉴前人工作经验,本文提出了运用免疫思维进化算法来解决多台机组间的负荷优化分配,对算法的克隆、变异、选择、重组算子进行了设计,编码方式采用实数编码,约束条件的处理上加入了部分解约束的思想,在MATLAB7.0环境下编制了免疫思维进化算法程序,并通过算例验证了免疫思维进化算法的准确性和优越性,说明该算法有很好的工程应用价值。

关键词：负荷最优分配免疫思维进化算法煤耗特性克隆

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基于免疫思维进化算法的机组负荷优化分配

机械工程与自动化 2008年第5期 38-40页

作者：黄文成谢刚太原理工大学信息工程学院山西太原030024

将免疫思维进化算法应用于火电厂机组负荷优化分配中,详细介绍和研究了该算法在负荷优化分配问题上的实现过程。仿真实例表明:该算法收敛性好,收敛速度快,能够有效地达到或接近最优解,从而为火电厂机组负荷优化分配的求解提供了新的有... 详细信息

将免疫思维进化算法应用于火电厂机组负荷优化分配中,详细介绍和研究了该算法在负荷优化分配问题上的实现过程。仿真实例表明:该算法收敛性好,收敛速度快,能够有效地达到或接近最优解,从而为火电厂机组负荷优化分配的求解提供了新的有效算法。

关键词：免疫思维进化算法机组优化组合收敛性

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基于免疫思维进化算法的PID参数整定

基于免疫思维进化算法的PID参数整定

采用IMEA算法优化LFMCW雷达的调频特性

第二十七届中国控制会议

作者：李婷谢刚张晶太原理工大学信息工程学院

结合免疫克隆选择机制,提出了一种基于免疫思维进化算法的PID参数整定方法,并在LabVIEW环境下实现了基于该方法的电厂过热汽温PID控制系统参数整定。仿真结果表明采用免疫思维进化算法进行PID参数寻优比思维进化算法有更快的收敛速度,... 详细信息

结合免疫克隆选择机制,提出了一种基于免疫思维进化算法的PID参数整定方法,并在LabVIEW环境下实现了基于该方法的电厂过热汽温PID控制系统参数整定。仿真结果表明采用免疫思维进化算法进行PID参数寻优比思维进化算法有更快的收敛速度,为该算法的实际工业过程控制应用打下了基础。

关键词：免疫思维进化算法 PID整定 LabVIEW

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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计算机工程与应用 2008年第7期44卷 223-226页

作者：阎高伟谢刚谢克明太原理工大学信息工程学院太原030024

线性调频雷达物位计的调频特性直接影响着系统的距离分辨力和信噪比,通过提取零差拍信号的频谱特征,构造衡量调频线性度的评价函数,利用免疫思维进化算法对调频电压曲线分段端点进行寻优,获得非线性的调频电压曲线,来校正压控振荡器的... 详细信息

线性调频雷达物位计的调频特性直接影响着系统的距离分辨力和信噪比,通过提取零差拍信号的频谱特征,构造衡量调频线性度的评价函数,利用免疫思维进化算法对调频电压曲线分段端点进行寻优,获得非线性的调频电压曲线,来校正压控振荡器的非线性,优化系统的调频特性。实验结果表明,该方法具有良好的效果,在不增加任何硬件设备的基础上,可显著提高系统的调频线性度和信噪比。

关键词：免疫思维进化算法 LFMCW雷达压控振荡器频谱分析调频非线性

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免疫预测控制算法及仿真

免疫预测控制算法及仿真

作者：冯永杰太原理工大学

学位级别：硕士

模型预测控制是目前应用得最广泛也最为成功的一种先进控制策略,具有控制效果好、抗干扰性强、鲁棒性强等优点。预测函数控制为第三代模型预测控制,它在保持传统模型预测控制基本特征的同时,通过对控制输入结构化,把控制量看作是若干事... 详细信息

模型预测控制是目前应用得最广泛也最为成功的一种先进控制策略,具有控制效果好、抗干扰性强、鲁棒性强等优点。预测函数控制为第三代模型预测控制,它在保持传统模型预测控制基本特征的同时,通过对控制输入结构化,把控制量看作是若干事先选定的基函数的线性组合,使控制输入更具规律性,同时能有效降低算法的在线计算量。由于预测控制的特殊结构,控制器参数与系统闭环性能之间的定量关系很难确定,因而参数的整定比较困难,通常只能依靠工程人员的经验或者经过大量的离线仿真和在线调整才能确定。因此研究控制器参数选取的原则,对于指导参数整定和推动预测控制的工程应用具有重要的现实意义。免疫思维进化算法理论是基于思维进化算法和人工免疫系统中克隆选择原理,继承了思维进化算法的群体进化策略等进化机制上的优点,又加入了克隆选择算法中的学习、记忆开发、抗体多样性、自适应调节等优良的功能,使得免疫思维进化算法在优化中具有更快的收敛性和更高的计算精度。这些特点使得免疫思维进化算在参数整定方面有着很好的理论优势。本文从预测函数控制方法的基本原理出发,详细地介绍了预测函数控制方法的原理和具体算法;从算法上可以看出该控制方法计算简单,然后对预测函数控制的参数选取原则及各个参数对控制效果的影响进行了详细的说明,同时阐述了现有算法中参数整定难的问题,对一般预测函数控制在被控对象为一阶和二阶的情况下跟踪给定信号进行实验,说明了该控制方法的控制效果具有跟踪准确、快速等特点。针对预测函数控制参数本身的特点,本文选取了对预测函数控制的控制效果影响较大的几个参数,结合免疫思维进化算法的基本原理,给出了免疫预测控制算法下相关的定义及公式。通过预测函数控制和免疫预测控制算法两种方法在相同被控对象下的仿真实验,证明了经过参数优化后的免疫预测控制算法有更好的控制效果。

关键词：免疫思维进化算法预测函数控制参数整定