[发明专利]一种人工蜂群算法与模糊PID控制结合的双容水箱控制算法

摘要

本发明公开了一种人工蜂群算法与模糊PID控制结合的双容水箱控制算法，将遗传算法的交叉操作引入到人工蜂群算法中，PID控制的三个参数Kp、Ki、Kd作为蜜源的三维位置，通过交叉操作可以产生新的蜜源位置，避免陷入局部最优解，然后将得到的PID控制参数作为模糊PID控制的输入，通过模糊PID控制进一步在线优化PID控制参数。本发明的一种人工蜂群算法与模糊PID控制结合的双容水箱控制算法解决了现有算法存在的算法复杂且计算的PID控制参数控制精度不高的问题。

主权项

1.一种人工蜂群算法与模糊PID控制结合的双容水箱控制算法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1，初始化蜜蜂种群：设置蜜蜂总数N、最大迭代次数maxCycle、蜜蜂停留最大限制搜索次数Limit，初始化产生随机N个不同的蜜源位置；步骤2，计算步骤1所有蜜蜂的蜜源适应度值的大小，根据适应度值排名将蜜蜂分为采蜜蜂和观察蜂两种，将排名靠前N/2个设置为采蜜蜂，排名靠后的N/2个设置为观察蜂；步骤3，将每个蜜源位置的三维坐标表示为(xm,ym,zm)，其中m＝1,2,......,N，将xm，ym，zm依次赋值给PID控制器的的3个控制参数Kp、Ki、Kd，然后将3个参数值传递给PID控制器进行控制，将得到的性能指标与最小误差精度值进行对比，性能指标小于等于最小误差精度值，则结束程序运行；若不满足控制要求，则继续执行步骤4；步骤4，对于采蜜蜂：每个采蜜蜂在其对应的蜜源上进行采蜜，在采蜜的过程中，进行局部的邻域搜索，寻找新蜜源，并计算新蜜源的适应度值，若新蜜源的适应度值低于其初始蜜源的适应度值，则采蜜蜂根据贪婪准则，以新蜜源位置替代原蜜源的位置；步骤5，对于观察蜂：计算每个观察蜂的跟随概率，根据跟随概率选择采蜜蜂进行跟随，此时观察蜂转变成采蜜蜂，以其所跟随的采蜜蜂的蜜源为初始蜜源，进行采蜜，在采蜜的过程中，进行局部的邻域搜索，寻找新蜜源，并计算新蜜源的适应度值，若新蜜源的适应度值低于其初始蜜源的适应度值，则采蜜蜂根据贪婪准则，以新蜜源位置替代原蜜源的位置；步骤6，若步骤4或步骤5中采蜜蜂、观察蜂搜索次数，即蜜源的停留次数超过限定次数Limit，仍然没有找到更高适应度的蜜源，则需要放弃当前的蜜源位置，同时蜜蜂的角色也由采蜜蜂或者观察蜂转变为侦察蜂，并且随机产生一个新的蜜源位置；步骤7，记录当前所有蜜蜂找到的最优蜜源及其位置的三维坐标，即全局最优解，并跳至步骤2，循环实施步骤2‑7，直到迭代次数满足最大迭代次数maxCycle或小于等于最小误差精度值时输出全局最优位置；步骤8，将得到的一组最优的PID控制参数作为模糊PID控制算法的初始值，然后进行实时的在线寻优，得到经整定后的PID控制参数。