[发明专利]一种免疫调节增益的单神经元PID调节方法

摘要

本发明公开了一种免疫调节增益的单神经元PID调节方法，该方法利用神经元自适应调节和免疫调节神经元增益相结合的特点，能够实现PID参数自适应调节，极大的简化了PID参数整定的工作量，提高了控制参数的精度和适应性，于传统的整定方法相比，该方法能使机组更加安全、经济、稳定运行。

主权项

1.一种免疫调节增益的单神经元PID调节方法，其特征在于，包括以下步骤：1)免疫调节增益单神经元PID调节器输入信号处理；如下：假设r(k)为被控对象第k步计算设定值，y(k)为被控对象第k步计算被调量，e(k)为第k步计算控制偏差信号，其中，e(k)＝r(k)‑y(k)将e(k)进行两步处理，第一步为标准化，处理如下：e_std(k)＝e(k)/D其中e_std(k)为第k步计算控制标准偏差信号，D为被控对象量程；第二步进行输出信号处理，如下：x₁(k)＝e_std(k)‑e_std(k‑1)x₂(k)＝e_std(k)x₃(k)＝e_std(k)‑2e_std(k‑1)+e_std(k‑2)其中e_std(k‑1)，e_std(k‑2)分别为第k‑1步和第k‑2步的计算控制标准偏差信号，x₁(k)、x₂(k)和x₃(k)分别为神经元PID调节器的比例信号，积分信号和微分信号；2)对步骤1)中的输入信号进行免疫调节增益单神经元PID参数自调节计算；如下：免疫调节增益单神经元PID控制器的第k步计算输出为：u(k)＝u(k‑1)+[K_p(k)·x₁(k)+K_i(k)·x₂(k)+K_d(k)·x₃(k)]·K其中u(k)和u(k‑1)分别为第k步和第k‑1步的神经元PID控制器输出，K_p(k),K_i(k),K_d(k)分别为第k步神经元PID调节器的比例，积分和微分系数，K为系统增益；定义第k步迭代更新变量值z(k)，则，式中T_s为迭代更新的时间步长，将迭代更新变量进行双S型压缩，得，其中y_n(k)即为第k步计算的双S型函数，K_p(k),K_i(k),K_d(k)的参数自调节算法如下；K_p(k)＝K_p(k‑1)+x₁(k)·y_n(k)·(y(k)‑2y(k‑1)+y(k‑2))/(u(k)‑2u(k‑1)+u(k‑2))(y(k)‑2y(k‑1)+y(k‑2))/(u(k)‑2u(k‑1)+u(k‑2))K_d(k)＝K_d(k‑1)+x₂(k)·(1‑y_n(k)y_n(k))/2·x₁(k)/T_s·(y(k)‑2y(k‑1)+y(k‑2))/(u(k)‑2u(k‑1)+u(k‑2))其中K_p(k‑1),K_i(k‑1),K_d(k‑1)分别为神经元PID第k‑1步的比例，积分和微分系数，y(k),y(k‑1),y(k‑2)分别为第k,k‑1,k‑2步的被控对象被调量输出，u(k‑2)为第k‑2步的单神经元PID控制器输出；3)对步骤2)中的系统增益进行免疫调节机制计算，其中系统增益K免疫调节机制如下：K(k)＝K₀(1‑ληf(a·e_tsd(k))其中K(k)为第k步计算系统增益，K₀为系统增益基值，λ为免疫值，η为免疫函数增益，a为免疫细胞调节作用常数，f()表示免疫函数，具体表达如下：其中，其中e₀,e₁分别为误差阈值的上限值和下限值。