[发明专利]一种基于椭圆焦半径改进型海鸥算法的风力机叶片振动控制器设计方法

权利要求书

1.一种基于椭圆焦半径改进型海鸥算法的风力机叶片振动控制器设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：根据风力机叶片振动量和驱动控制量，设计叶片分数阶PID振动控制器；

S2：设计一种基于椭圆焦半径的改进型海鸥算法；

S3：S1的叶片分数阶PID振动控制器，其待整定参数为K_P、K_I、K_D、λ、μ，其中，K_P为比例增益，K_I为积分增益，K_D为微分增益，λ为积分分数阶参数，μ为微分分数阶参数，设置目标函数，利用S2的改进型海鸥算法对这些参数进行整定；S2中的基于椭圆焦半径的改进型海鸥算法的步骤如下：

S2.1:设置算法参数:定义个体维度D，海鸥种群S，最大迭代次数G,定义频率参数f_c，定义椭圆相关参数：a₀,e，其中，a₀是椭圆长半径，e是椭圆离心率；定义椭圆角的调节参数：p₁,p₂,p₃,根据经验取值；

S2.2:初始化种群：初始化取值范围，根据S2.1的算法参数在取值范围内随机初始化每只海鸥位置P(i)；

S2.3:评价目标函数：根据目标函数计算每只海鸥位置的适应度，更新每只海鸥的最佳位置，更新种群最佳位置P_bs(i)；

S2.4:迁移运动：在迁徙运动中，海鸥根据避免碰撞的原则从一个位置移动到另一个位置，朝着S2.3的P_bs(i)移动并保持在P_bs(i)附近，移动后的海鸥新位置为D_s(i)；

S2.5:基于椭圆焦半径调节海鸥螺旋移动参数：在迭代过程中，基于椭圆焦半径原理，动态调节海鸥螺旋移动参数u，v，从而改变海鸥螺旋移动的路径和速度；具体根据以下公式调节海鸥螺旋移动参数：

u＝|MF₁|＝|e×x₀-a₀|＝|e×a₀×cos(θ_e)-a₀|

v＝|MF₂|＝|e×x₀+a₀|＝|e×a₀×cos(θ_e)+a₀|

其中，u，v为海鸥螺旋移动参数,M为椭圆上可移动的点，其横坐标为x₀,θ_e为M点对应的椭圆角，|MF1|为椭圆右侧焦半径长度，|MF2|为椭圆左侧焦半径长度，a₀为椭圆长半径，e为椭圆离心率，cos为余弦函数；

椭圆角θ_e随着M点在椭圆上的移动而发生变化，用来调节u，v的变化速率，根据以下公式定义：

其中，p₁,p₂,p₃为椭圆角的调节参数，t_k为迭代次数i与最大迭代次数G的比例，θ_e为椭圆角，范围为0-180度；

S2.6:攻击运动：海鸥根据S2.5中的公式进行攻击运动并移动位置，攻击运动后每只海鸥的更新位置为P_s(i)；

S2.7:保持迭代：返回S2.3并保持迭代，直至达到最大迭代数G时输出最终计算结果；步骤S2.4中，包括以下分步骤：

S2.4.1:为了避免相邻海鸥之间的碰撞，通过附加变量A定义更新每只海鸥的位置：

i＝0,1,2,...,G

其中，P(i)为海鸥位置，C_s(i)为避免碰撞后的更新位置，i为迭代次数，A为附加变量，f_c为A的频率系数，在迭代过程中A的取值线性降低至0，G为最大迭代次数，Max表示最大值函数；

S2.4.2:为了获取充足的食物，海鸥在避免碰撞后朝着种群最佳位置P_bs(i)移动，更新位置：

M_s(i)＝B×(P_bs(i)-P(i))，B＝2×A²×rd

其中，M_s(i)为朝着种群最佳位置移动后的更新位置，B为关于A的变量，rd为[0,1]之间的随机数，A来自步骤S2.4.1；

S2.4.3:海鸥移动并保持在种群最佳位置附近，更新位置：

D_s(i)＝|C_s(i)+M_s(i)|

其中，D_s(i)为海鸥迁徙运动后的更新位置，C_s(i)来自步骤S2.4.1，M_s(i)来自步骤S2.4.2。