[发明专利]一种基于改进自适应遗传算法的间冷燃气轮机状态空间模型辨识方法

说明书

本发明的目的在于提供一种基于改进自适应遗传算法的间冷燃气轮机状态空间模型辨识方法，其步骤为采用浮点编码方案，构建间冷燃气轮机状态空间方程辨识问题的解空间；以间冷燃气轮机某一工况下的参数作为初始种群输入；求出在相同输入激励下每个输出变量在n个相同采样时刻非线性模型输出与状态空间模型输出的差；选择策略采用精英保留和随机联赛选择相结合的方法，交叉策略采用基于自适应的代数交叉与单点交叉相结合的方法，变异策略采用基于自适应的均匀变异；得到基于改进的自适应遗传算法辨识的间冷燃气轮机状态空间模型。本发明可辨识出间冷燃气轮机的状态空间模型，可用于燃气轮机控制系统的设计，对于其他循环方式的燃气轮机也有参考意义。

技术领域

本发明涉及的是一种间冷燃气轮机控制方法。

背景技术

间冷循环燃气轮机是一个典型的多变量系统，显然要比简单循燃气轮机的控制更为复杂。间冷器燃气轮机系统同时存在转动惯性、容积惯性和热惯性，三类惯性是耦合的，且不同的组合输入方案下间冷燃气轮机的动态行为也不相同。确定合理的控制输入规律，使间冷燃气轮机从一个工况过渡到另一个工况，是间冷燃气轮机控制方法研究的主要目的之一。对于间冷燃气轮机这样的强耦合、强非线性系统，试图实施对系统的解耦控制是很难做到的，求取间冷循环燃气轮机的状态空间模型，是设计控制算法实现间冷燃气轮机闭环控制的基础。

发明内容

本发明的目的在于提供间冷燃气轮机闭环控制基础的一种基于改进自适应遗传算法的间冷燃气轮机状态空间模型辨识方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种基于改进自适应遗传算法的间冷燃气轮机状态空间模型辨识方法，其特征是：

(1)参数编码方案：

采用浮点编码方案，分别将系统矩阵A和B的元素逐行排列，然后按先A后B的顺序连接起来构成一条染色体个体，用一个实向量表示为

θ＝[θ₁,θ₂,…,θ_n]＝[a₁₁,a₁₂,a₁₃,a₁₄,a₂₁,…,b₄₃,b₄₄]，

染色体向量θ为间冷燃气轮机状态空间方程辨识问题的解空间；

(2)确定初始种群：

采用间冷循环燃气轮机的一工况作为启动遗传算法的初始种群；

(3)设计适应度函数：

设计遗传算法的适应度函数为

上式中，N_i表示对应间冷燃气轮机动态模型(线性或非线性)第i个输出变量的采样点个数，z_i(t_k)表示非线性模型第i个输出变量响应在t_k时刻的采样值，y_i(t_k,θ)表示以θ为系数的状态空间模型第i个输出变量响应在t_k时刻的值，间冷燃气轮机状态空间模型的辨识转化为最优化问题，即求θ的最优解使f(θ)获得最大值；

(4)设计遗传操作：

1)选择策略：

选择策略采用精英保留和随机联赛选择相结合的方法，精英保留是在每代进化完成之后，选出最优个体直接保留至下一代，精英个体被提走之后，在剩余个体中采用联赛选择，即每次随机选取2个个体作比较，将适应度高的1个遗传到下一代种群；

2)交叉策略：

交叉策略采用基于自适应的代数交叉与单点交叉相结合的方法，根据个体的适应度值自动调整上述两个交叉概率的大小，表达式为