夏芳莉 朱小龍/安徽工商職業(yè)學(xué)院

基于粒子群優(yōu)化算法的時(shí)滯濾波器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

夏芳莉 朱小龍/安徽工商職業(yè)學(xué)院

時(shí)滯濾波器能夠減少二階系統(tǒng)的振蕩。本文將粒子群優(yōu)化算法運(yùn)用到優(yōu)化含時(shí)滯濾波器的二階閉環(huán)系統(tǒng)參數(shù)中并進(jìn)行了仿真。通過(guò)仿真得出，用粒子群優(yōu)化算法尋優(yōu)的閉環(huán)系統(tǒng)有更好動(dòng)態(tài)性能。

粒子群優(yōu)化算法；時(shí)滯濾波器；閉環(huán)系統(tǒng)；參數(shù)優(yōu)化

1.引言

時(shí)滯濾波器作為一種典型的濾波器，其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛。近年來(lái)，對(duì)時(shí)滯濾波器的研究主要集中時(shí)滯濾波器設(shè)計(jì)、時(shí)滯濾波器抑制和消除系統(tǒng)振動(dòng)、時(shí)滯濾波系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化等方面。本文運(yùn)用粒子群優(yōu)化算法優(yōu)化含有時(shí)滯濾波器的二階閉環(huán)系統(tǒng)，優(yōu)化后系統(tǒng)有很好的動(dòng)態(tài)性能。

2.帶有時(shí)滯濾波器的二階閉環(huán)系統(tǒng)模型

簡(jiǎn)化的時(shí)滯濾波器模型為

假設(shè)二階系統(tǒng)為

根據(jù)（1）（2）得到負(fù)反饋系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為

e-t1s近似為

將式(4)代入式(3)中，得

由于

將式(6)代入式(5)中，得

3用粒子群優(yōu)化算法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)

基本步驟：首先產(chǎn)生粒子群，其次將粒子賦于需要優(yōu)化的參數(shù)，得到相應(yīng)的性能指標(biāo)，，如果滿(mǎn)足要求，則終止，否則更新粒子群，重新計(jì)算，直到滿(mǎn)足要求。在每次迭代過(guò)程中，粒子通過(guò)如下方程進(jìn)行速度和位置的更新：

4仿真分析

設(shè)系統(tǒng)的輸入為單位階躍信號(hào)，子種群數(shù)s=50，N=200，學(xué)習(xí)因子c1=c2=2.5，慣性權(quán)重迭代80次后，控制器參數(shù)的粒子更新在的范圍內(nèi)，得到優(yōu)化參數(shù)J1=2.2500，J2=0.2500，t1=1.4125。系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)

從上圖的仿真結(jié)果知，粒子群優(yōu)化算法尋優(yōu)的系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能明顯好于遺傳算法。

[1]LiuKeping,ZengJianpeng,YangM in,etal.DesignofMultistageOptimalArbitraryT ime-delayF ilter[J].AppliedMechanicsandMaterials,2013,397:1510-1514.

[2]劉芬，楊繼生.不確定性柔性系統(tǒng)的魯棒EI時(shí)滯濾波器設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)仿真，2012，29（10）：414-418.

[3]秦珍珍，李曉雷，董雅潔.一種基于時(shí)滯濾波器的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法[J].伺服控制,2014,(6)：53-56.

[4]李紅.時(shí)滯濾波系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化研究[D].南京：南京信息工程大學(xué)，2012.

夏芳莉（1982-），女，講師，碩士，現(xiàn)從事智能算法等方向研究；朱小龍（1976-），男，副教授，博士，研究方向：管理工程。

本文系安徽省高等學(xué)校自然科學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目（項(xiàng)目號(hào)：KJ2015A450）；安徽省高等學(xué)校自然科學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目（項(xiàng)目號(hào)：KJ2015A366）；安徽省質(zhì)量工程項(xiàng)目（項(xiàng)目號(hào)：2015ckjh142）資助。

安徽省高等學(xué)校自然科學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目（項(xiàng)目號(hào)：KJ2015A450）；安徽省高等學(xué)校自然科學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目（項(xiàng)目號(hào)：KJ2015A366）；安徽省質(zhì)量工程項(xiàng)目（項(xiàng)目號(hào)：2015ckjh142）