科氏流量计仿人智能控制器参数的量子遗传优化
发布时间：2021-11-21 22:02
设计的科氏流量计仿人智能振幅控制器根据振幅偏差及其变化率将振动过程划分为8种特征状态,利用启发式搜索和直觉推理,分别设计相应的控制模态,从而实现振动控制;针对控制器中振动特征状态识别参数与控制模态参数较多且不易设置的问题,采用量子遗传优化算法实现控制器参数优化,给出了优化原理、优化流程和实现步骤,并进行实验验证。结果表明,参数优化后仿人智能控制器起振时间较优化前减少约0.1 s、较PID控制减少约0.6 s,且振幅稳定,验证了方法性能。
【文章来源】：电子测量与仪器学报. 2020,34(07)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
科氏流量计振动系统结构
式中:Φ1、Φ2分别为起振稳幅阶段和干扰抑制阶段的特征状态集;e为幅值偏差, e ˙ 为偏差变化率;e1、e2、e3分别为幅值偏差阈值;a、b为偏差变化率阈值。以磅-磅控制、PI、PD、PID以及积分保持等控制方式行组合,针对状态φ11,采取磅-磅控制,使测量管尽快起振;针对偏差逐渐减小但减小速度小于预定速度的状态φ12,采用比例-积分控制;针对偏差减小速度大于预定速度的状态φ13,在比例控制基础上,引入弱微分模态,形成比例-微分控制;针对幅值正常趋向预定值的状态φ14,采用保持控制;针对状态φ15,振动幅值远离预定值,偏差增大,采用比例加强微分控制。针对偏差在可忽略范围内的状态φ21,采用稳态保持控制;针对偏差不可忽略且呈增大趋势的状态φ22,采用极值保持与弱微分控制;针对偏差不可忽略但呈减小趋势的状态φ23,采用极值采样保持与弱积分的控制。建立控制模态集Ψ={Ψ1,Ψ2},如式(5)和(6)。
具体的科氏流量计仿人智能振幅控制算法,如图3所示。其中,φij表示第i个阶段第j种特征状态,ψij表示第i个阶段第j种控制模特;e为幅值偏差, e ˙ 为偏差变化率;e1、e2、e3分别为幅值偏差阈值;a、b为幅值偏差变化率阈值;un表示控制幅值输出;em,i为幅值偏差极值;sgn(en)表示取en符号;Umax为最大输出幅值;Kp1、Kp2、Kp3为比例控制系数;Kd1、Kd2为微分控制系数;Ki1为积分控制系数。幅值偏差阈值、偏差变化率阈值以及各控制系数均为待优化的参数。3 控制器参数的量子遗传优化
【参考文献】：
期刊论文
[1]科氏质量流量计振动幅值的仿人智能控制方法[J]. 杨辉跃,涂亚庆,毛育文. 仪器仪表学报. 2019(05)
[2]科氏流量计相位差估计的ap-Hilbert法[J]. 杨辉跃,涂亚庆,毛育文. 仪器仪表学报. 2019(01)
[3]科氏流量计幅值控制中两类关键参数的确定[J]. 刘文,徐科军,乐静,方正余,张建国,徐浩然,张伦. 电子测量与仪器学报. 2018(10)
[4]科氏质量流量计非线性幅值控制模拟电路研究[J]. 候山山,于少东,黄丹平,张芯豪,徐同旭,郭康. 中国测试. 2018(05)
[5]积分滤波非线性拟合科氏流量计驱动系统改进[J]. 徐同旭,黄丹平,于少东,郭康,候山山. 四川理工学院学报(自然科学版). 2017(06)
[6]差分式科氏流量计测量原理和零点不稳定及补偿分析[J]. 陈鹏,涂亚庆,杨辉跃,陈竹,罗毅,朱超. 传感器与微系统. 2017(01)
[7]科氏流量计数字驱动系统设计[J]. 陈宝欣,涂亚庆,杨辉跃,王刚. 后勤工程学院学报. 2016(03)
[8]变传感器设定值的科氏质量流量管控制方法[J]. 陶波波,徐科军,侯其立,石岩,董帅. 仪器仪表学报. 2015(03)
[9]科氏质量流量计驱动系统模糊PI控制方法[J]. 黄世震,欧阳峰. 太赫兹科学与电子信息学报. 2014(01)
[10]一种基于SVD和Hilbert变换的科氏流量计相位差测量方法[J]. 杨辉跃,涂亚庆,张海涛,易鹏. 仪器仪表学报. 2012(09)
本文编号：3510332
【文章来源】：电子测量与仪器学报. 2020,34(07)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
科氏流量计振动系统结构
式中:Φ1、Φ2分别为起振稳幅阶段和干扰抑制阶段的特征状态集;e为幅值偏差, e ˙ 为偏差变化率;e1、e2、e3分别为幅值偏差阈值;a、b为偏差变化率阈值。以磅-磅控制、PI、PD、PID以及积分保持等控制方式行组合,针对状态φ11,采取磅-磅控制,使测量管尽快起振;针对偏差逐渐减小但减小速度小于预定速度的状态φ12,采用比例-积分控制;针对偏差减小速度大于预定速度的状态φ13,在比例控制基础上,引入弱微分模态,形成比例-微分控制;针对幅值正常趋向预定值的状态φ14,采用保持控制;针对状态φ15,振动幅值远离预定值,偏差增大,采用比例加强微分控制。针对偏差在可忽略范围内的状态φ21,采用稳态保持控制;针对偏差不可忽略且呈增大趋势的状态φ22,采用极值保持与弱微分控制;针对偏差不可忽略但呈减小趋势的状态φ23,采用极值采样保持与弱积分的控制。建立控制模态集Ψ={Ψ1,Ψ2},如式(5)和(6)。
具体的科氏流量计仿人智能振幅控制算法,如图3所示。其中,φij表示第i个阶段第j种特征状态,ψij表示第i个阶段第j种控制模特;e为幅值偏差, e ˙ 为偏差变化率;e1、e2、e3分别为幅值偏差阈值;a、b为幅值偏差变化率阈值;un表示控制幅值输出;em,i为幅值偏差极值;sgn(en)表示取en符号;Umax为最大输出幅值;Kp1、Kp2、Kp3为比例控制系数;Kd1、Kd2为微分控制系数;Ki1为积分控制系数。幅值偏差阈值、偏差变化率阈值以及各控制系数均为待优化的参数。3 控制器参数的量子遗传优化
【参考文献】：
期刊论文
[1]科氏质量流量计振动幅值的仿人智能控制方法[J]. 杨辉跃,涂亚庆,毛育文. 仪器仪表学报. 2019(05)
[2]科氏流量计相位差估计的ap-Hilbert法[J]. 杨辉跃,涂亚庆,毛育文. 仪器仪表学报. 2019(01)
[3]科氏流量计幅值控制中两类关键参数的确定[J]. 刘文,徐科军,乐静,方正余,张建国,徐浩然,张伦. 电子测量与仪器学报. 2018(10)
[4]科氏质量流量计非线性幅值控制模拟电路研究[J]. 候山山,于少东,黄丹平,张芯豪,徐同旭,郭康. 中国测试. 2018(05)
[5]积分滤波非线性拟合科氏流量计驱动系统改进[J]. 徐同旭,黄丹平,于少东,郭康,候山山. 四川理工学院学报(自然科学版). 2017(06)
[6]差分式科氏流量计测量原理和零点不稳定及补偿分析[J]. 陈鹏,涂亚庆,杨辉跃,陈竹,罗毅,朱超. 传感器与微系统. 2017(01)
[7]科氏流量计数字驱动系统设计[J]. 陈宝欣,涂亚庆,杨辉跃,王刚. 后勤工程学院学报. 2016(03)
[8]变传感器设定值的科氏质量流量管控制方法[J]. 陶波波,徐科军,侯其立,石岩,董帅. 仪器仪表学报. 2015(03)
[9]科氏质量流量计驱动系统模糊PI控制方法[J]. 黄世震,欧阳峰. 太赫兹科学与电子信息学报. 2014(01)
[10]一种基于SVD和Hilbert变换的科氏流量计相位差测量方法[J]. 杨辉跃,涂亚庆,张海涛,易鹏. 仪器仪表学报. 2012(09)
本文编号：3510332
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/yiqiyibiao/3510332.html
