[发明专利]一种基于改进PI算法的阀门定位器控制计算方法

权利要求书

1.一种基于改进PI算法的阀门定位器控制计算方法，包括如下步骤：

S1：PI控制器两个参数Kp，Ki，对控制器的参数进行整定，则PSO算法在二维空间内搜索即可，其中：Kp为比例系数，Ki为积分系数；

S2：PSO中的粒子xi(i＝1,2,…,N)的位置代表需要优化的参数，PI控制器的参数Kp，Ki组成算法的粒子编码组[Kp Ki]，粒子的速度vi＝[vi1 vi2]中，vi1代表控制器的Kp参数的移动速度，vi2分别代表控制器的Kp、Ki两个参数的移动速度，粒子位置xi＝[xi1 xi2]中，xi1代表Kp，xi2代表Ki，经过初步调试后获得Kp、Ki的大致数值范围；

S3：随机初始化粒子的位xi和速度vi，用随机初始化后的xi初始化每个粒子的个体最好值Pi,并计算响应的适应度值Pbest(i)；

S4:对于粒子xi，根据式：算相应的适应度函数值，如果Fit(i)Pbest(i)，则Pi＝xi，如果Fit(i)Gbest，则Pg＝xi，Pbest(i)为粒子xi经过的最好位置Pi的适应度值，其中：e(t)为系统t时刻的误差；

S5：更新种群中每个粒子的位置xi和速度vi，当粒子更新后的速度vi超出vmax时，则进行限制处理；同时在每次迭代中，更新惯性因子ω，根据式(1)更新粒子的位置xi，将更新后的粒子的位置对应的控制器的参数设置为比例阀系统位置环控制器的相应参数，然后运行系统计算相应的适应度函数；

S6：经过PSO的反复迭代，判别种群是否有希望，若无，按照rre_init＝0.1的重新优化的比例重新初始化，生成新的种群，此处终止搜索的条件为寻优迭代次数达到最大迭代数Nmax；当算法结束搜索寻优后，输出最终优化的结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于改进PI算法的阀门定位器控制计算方法，其特征在于：

所述的PSO算法具体为，根据之前对PSO算法参数的分析,考虑到电气比例阀定位器的复杂性，选取种群规模N＝60，考虑到算法的计算量及计算时间，将最大迭代次数设定Nmax＝80；学习因子c1，c2设定为2，并将惯性权重采用在0.3～0.9的范围内时变的权重。

3.根据权利要求1所述的一种基于改进PI算法的阀门定位器控制计算方法，其特征在于：经过初步调试后获得Kp、Ki的大致数值范围，从而确定粒子的最大速度vmax＝[0.30.6]，在vmax＝[vmax1 vmax2]中,vmax1为Kp的最大速度限制，vmax2为Ki的最大速度限制。

4.根据权利要求1所述的一种基于改进PI算法的阀门定位器控制计算方法，其特征在于：更新种群中每个粒子的位置xi和速度vi，当粒子更新后的速度vi超出vmax时，则进行限制处理；同时在每次迭代中，更新惯性因子ω，根据式：更新粒子的位置xi，将更新后的粒子的位置对应的控制器的参数设置为比例阀系统位置环控制器的相应参数，然后运行系统计算相应的适应度函数；其中：ω为惯性权值；c1和c2都为正常数，称为加速系数；r1和r2是两个在[0,1]范围内变化的随机数；

第i个粒子所经历的最好位置称为其个体历史最优位置，记为P_i＝(p_i1,p_i2,p_i3,...,p_iD)i＝1,2,...,m，相应的适应值为个体最优适应值Pbest(i)；同时，每个粒子还具有各自的飞行速度V_i＝(v_i1,v_i2,v_i3,...,v_iD)i＝1,2,...,m；所有粒子经历过的位置中的最好位置称为全局历史最好位置，记为Pg＝(Pg₁,Pg₂,Pg₃,...,Pg_D)，相应的适应值为全局历史最优适应度值。