微分进化算法及其在控制系统参数优化中的应用研究

摘要

本文分成三大部分，第一部分为对基本微分进化算法的改进及仿真验证；第二部分将改进后的微分进化算法与多目标优化算法相结合，并对其中的一些算法策略进行了改进，仿真验证了算法的有效性；第三部分将上述改进的多目标微分进化算法应用于核电站蒸汽发生器液位控制器参数优化，并通过仿真进行了验证。
　　 文章第一部分对基本微分进化算法参数的计算方法进行了改进，使其能随着进化过程自适应调整。对给定模型和实际电厂数据进行辨识的结果验证了改进的微分进化算法在辨识中的有效性。
　　 文章第二部分将上述改进的微分进化算法与多目标优化方法相结合。针对拥挤距离计算方法存在的缺点，采用了改进的计算方法；针对基本微分进化算法参数难于设定的问题，采用了自适应交叉变异算子，有效提高了算法的收敛速度。
　　 文章第三部分将改进的多目标微分进化算法应用于核电站蒸汽发生器液位控制系统的参数优化中。首先，搭建了不同工况下的水位传递函数模型，仿真结果验证了模型动态特性与实际系统的一致性。然后，设计了蒸汽发生器的水位前馈-串级控制系统。最后，在五种典型工况下，分别应用改进的多目标微分进化算法和NSGA-Ⅱ算法进行了控制器参数优化整定。当水位、给水流量和蒸汽流量分别发生阶跃扰动时，通过观察采用上述两种算法进行参数整定后的控制效果，验证了改进的多目标微分进化算法的有效性。