论文部分内容阅读
基于分数阶微积分理论的系统建模与控制方法比传统的整数阶方法更具优势,因此近年来受到了学术界和工业界的广泛关注和研究应用。如何对复杂控制系统分数阶控制器进行优化设计获得最优控制性能具有重要的理论意义和工程应用价值,因而已成为控制领域的研究热点和研究难题之一。从进化计算的角度研究该难题为实际工程控制系统的优化设计与高效运行提供了一种新颖且有效的研究思路,但国内外相关研究成果还十分有限。极值优化(Extremal optimization,EO)作为一种新颖的进化算法,在各类基准测试问题和实际工程优化问题中得到了较为成功的应用,但在分数阶控制器优化设计中的应用还未见相关研究报道。因此,本文从极值优化的新视角研究复杂控制系统分数阶PID控制器(FOPID)优化设计新方法及其在独立微电网系统中的应用。本文的主要研究工作和创新点如下:(1)提出了一种求解连续优化问题的基于二进制编码的极值优化算法(BCEO),通过对多个典型连续优化测试函数的仿真研究从而验证BCEO相比二进制遗传算法(BCGA)和二进制粒子群算法(BCPSO)等进化算法具有更佳的优化性能;(2)首次提出了基于BCEO的复杂控制系统分数阶PID控制器优化设计方法(BCEO-FOPID),通过对被控对象为整数阶和分数阶模型等不同类型控制系统的仿真研究从而验证了本文提出BCEO-FOPID方法相比基于BCGA和PSO的FOPID和PID等方法具有更佳的控制性能和优化效率;(3)将BCEO的基本思想推广应用到独立微电网系统的分数阶频率控制器的优化设计中,提出了一种基于BCEO的独立微电网分数阶频率高效控制方法,通过对系统的仿真实验进一步证明了本文提出方法相比BCGA-FOPID和国外学者新近提出的基于PSO的模糊FOPID等方法具有更佳的暂态控制性能,且所需整定的参数更少,实施更简单,优化效率更高。