CN105320173A - 一种基于混沌优化免疫模糊pid的汽提温度控制方法 - Google Patents

Abstract

一种基于混沌优化免疫模糊PID的汽提温度控制方法，涉及一种聚氯乙烯汽提塔的温度控制方法，该方法针对聚氯乙烯汽提过程中温度难以精确控制、大时滞、非线性的特点，采用免疫模糊PID控制器来控制汽提温度，提出了基于混沌优化免疫模糊PID的汽提温度控制算法。首先，通过混沌粗搜索(一次载波)，快速得到参数次优解；其次，利用细搜索（二次载波）在次优解近领域精确寻找到全局最优解。最后，该算法与常规PID、模糊PID、免疫模糊PID三种方法进行仿真对比，仿真结果表明：该算法超调量更小，稳定时间短，系统响应速度更快等特点，明显改善汽提塔的温度控制效果。

Description

一种基于混沌优化免疫模糊PID的汽提温度控制方法

技术领域

本发明涉及一种聚氯乙烯汽提塔的温度控制方法，特别是涉及一种融合混沌优化算法的免疫模糊PID的汽提温度控制方法。

背景技术

聚氯乙烯（PVC）作为世界第二大通用树脂，应用极为广泛。氯乙烯单体（VCM）是用来合成聚氯乙烯主要原料，它具有一定的毒性。在工业生产中，汽提工艺用来脱出聚氯乙烯产品中多余的氯乙烯单体，使聚氯乙烯产品中氯乙烯含量在标准范围内。因此，运用先进的高效的控制算法来提高聚氯乙烯产品的质量，控制VCM含量，降低生产的成本以及保护生态环境成为一个新的研究方向。

发明内容

本发明在于提供一种基于混沌优化免疫模糊PID的汽提温度控制方法，该方法采用混沌优化算法与免疫模糊PID相结合的方法来实现汽提塔的温度控制。首先设计免疫模糊PID控制器，并通过李雅普诺夫综合法来推导出模糊规则，采用加权平均解模糊法得到输出，然后应用混沌优化对模糊控制器的参数进行优化搜索，最终快速找到全局最优解，提高搜索速度，减小超调量，缩短稳定时间。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于混沌优化免疫模糊PID的汽提温度控制方法，为一种融合混沌优化算法的免疫模糊PID的汽提温度控制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一：根据生物免疫系统的机理，得出免疫反馈控制模型。

步骤二：设计免疫模糊PID控制器，在常用的PID控制器离散形式下，结合生物系统的免疫机理，得出免疫PID控制器的输出。

步骤三：利用模糊控制系统可逼近非线性函数的原理来实现对非线性函数的选取，根据李雅普诺夫综合法来推导得出模糊推理规则，以保证对系统的稳定性。

步骤四：根据Zadeh法的AND操作，采用加权平均解模糊法得到输出。

步骤五：通过混沌优化算法，采用混沌粗搜索得到次优解，再通过细搜索从次优解中得到全局最优解。

本发明的优点与效果是：

1.本发明采用混沌优化算法对免疫模糊PID的控制参数进行优化，避免了大量的参数调试工作，快速的找到全局最优解。

2.本发明提高聚氯乙烯汽提塔温度控制的稳定性和精确度，大大缩短了稳定时间，减小了系统超调量。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

一、首先确定免疫反馈控制模型，根据生物的免疫机理，假定将作为第k代抗原的数量，作为T细胞分化的细胞数量

其中，是激励因子，符号为正。

因细胞会影响B细胞的产生，假定为细胞对B细胞的影响，则：

上式中：它的输出限制在[0,1].

由公式(1)和(2)，则B细胞接收的总刺激为：

式(3)即为一个免疫反馈控制。

二、设计免疫模糊PID控制器，根据常用的PID控制器离散形式：

其中，P控制器控制规律如下：

结合生物系统的免疫机理，将第k代抗原数量总刺激

为控制稳定效果，增大，可以减小超调，提高稳定性。

由公式(4)(5)(6)，可得出免疫PID控制器的输出为：

三、在选取非线性函数之后，根据推导得出的模糊推理规则，保证对系统的稳定性。

令转换成如下形式

。

。为使被控对象在平衡点处趋于稳定，选择李雅普诺夫函数：

四、通过混沌优化算法，得到全局最优解。

映射完全处在混沌状态。运用混沌状态对初值敏感的特点，取个初值可得到个不同轨迹的混沌变量。

步骤2：将混沌变量的变化范围调整到相对应的优化变量变化范围，令的混沌变量设为，。因为混沌变量的变化范围限定在（0,1），因此，令的优化变量为的优化变量为的优化变量为：

。

步骤3：采用混沌粗搜索得到次优解：

每次的调节值对被控对象调节，得出输出值。在次寻优次数中找到满足ITAE的性能指标：

满足上式为最小，并离散化，即：

通过次寻优，可得一组参数值作为免疫模糊PID参数的次优解。

步骤4：在次优解的基础上，进行二次载波，从次优解中得到全局最优解。根据Logisic映射：

满足时终止,否则重新搜索。此时所得结果为全局参数最优解。

Claims (1)

1.一种基于混沌优化免疫模糊PID的汽提温度控制方法，为一种融合混沌优化算法的免疫模糊PID的汽提温度控制方法，所诉方法包括以下步骤：

步骤一：根据生物免疫系统的机理，得出免疫反馈控制模型；

步骤二：设计免疫模糊PID控制器，在常用的PID控制器离散形式下，结合生物系统的免疫机理，我们将第k代抗原数量作为系统的偏差，第k代B细胞接收总刺激作为系统的输出，得出免疫PID控制器的输出；

步骤三：利用模糊控制系统可逼近非线性函数的原理来实现对非线性函数的选取，根据李雅普诺夫综合法来推导得出模糊推理规则，以保证对系统的稳定性；

步骤四：根据Zadeh法的AND操作，采用加权平均解模糊法得到输出；

步骤五：通过混沌优化算法，采用混沌粗搜索得到次优解，再通过细搜索从次优解中得到全局最优解。