混合遗传粒子群优化算法的研究.pdf

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1、混合遗传粒子群优化算法的研究贾建芳。等ResearchonHybridGeneticAlgorithmandParticleSwarmOptimizationAlgorithm贾建芳扬端噜互荔(中北大学信息与通信工程学院，山西太原030051)摘要：为了准确辨识电动舵机的参数。提出了一种混合遗传粒子群优化算法。该算法的具体步骤是对所有粒子进行交叉操作，并对粒子交叉前后的适应度函数进行比较。如果适应度优于前者，则进行粒子替换。仿真结果表明，该算法能够减少寻优迭代次数，缩短优化计算时间。具有良好的实

2、用性。关键词：电动舵机粒子群优化遗传算法参数估计适应度函数收敛性中图分类号：TP273文献标志码：AAbstract：Inordertopreciselyrecognizetheparametersofelectricsteeringgear，thehybridGA-PSOalgorithmthatiscomposedofgeneticalgorithm(GA)andparticleswarnloptimization(IX30)algorithmisproposed．Firstly，allth

3、eparticlesareoperatedcrossover．Then，thefitnessfunctionsbeforeandaftercrossoverarecompared，ifthefitnessfunctionbecomesbetter，thenreplacementoftheparticlesisconducted．Theresultofsimulationillustratesthatthisalgorithmreducestheoptimizingiterationsandsho

4、rtensoptimizingcalculationandpossessesexcellentpracticability．Keywords：ElectricsteeringgearParticleswarmoptimizationGeneticalgorithmParameterestimationFitnessfunctionConvergenceO引言舵机是飞行控制系统的重要伺服机构，其性能好坏直接决定了运行过程的动态品质。电动舵机以其使用可靠、维护方便、易于控制等特性得到了广泛应用。为了

5、检验电动舵机的性能，需要建立舵机的数学模型。模型建立后，先通过测试数据辨识模型参数；再通过模型仿真和修正，进行试验验证。因此，研究舵机的参数优化具有重要意义。文献[1—3]分别采用神经网络法、支持向量机法和遗传蚁群算法等对舵机系统进行了测试，结果表明这些方法都具有一定的局限性。粒子群优化(particleswarmoptimization。PSO)算法是一种全局随机优化算法．在参数优化领域取得了很多成果【4。7]。然而。PSO算法的性能极大地依赖于初始参数，易陷入局部最优解而导致典型的早熟收敛问

6、题。为了进一步提高算法的收敛速度和寻优精度，本文提出了一种混合遗传算法与粒子群算法相结合的优化方法，对电动舵机进行参数辨识。教育部高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(编号：20121420110003)。修改稿收到日期：2012—12—24。第一作者贾建芳(1973一)，男，2007年毕业于中国科学院控制理论与控制工程专业，获博士学位，副教授；主要从事复杂系统建模与参数优化的研究。《自动化仪表》第34卷第9期2013年9月1电动舵机模型电动舵机的主要组成部分是直流电机，它的工作原理与直流电机

7、相似，即将电信号转化为机械运动。利用先验知识建立数学模型的具体步骤如下。转矩平衡方程为：．，半+^劬)划∽一心)(1)式中：'，为电动舵机和负载折合到电动舵机轴上的转动惯量；∞为舵机转速；厶为电动舵机和负载折合到电动舵机轴上的黏性摩擦系数：肘为电枢电流产生的电磁转矩；M，为折合到电动舵机轴上的总负载转矩。电磁转矩方程为：肘(t)----C。i。(f)(2)式中：c。为电动舵机的转矩系数；i。(t)为电枢电流。电枢电路的电压平衡方程为：diuo(t)=L。盂+R。i。(z)他。(3)E。(f)一。

8、w(t)(4)式中：Ua为电枢电压；￡。为电枢电感；R。为电枢电阻；E。为电枢反动势；c。为反动势系数。考虑负载为空的情况，对式(1)～式(4)进行拉普拉斯变换，消去变量得到舵机的传递函数为：，_wJ'G(s)2再瓦n虿(5)混合遗传粒子群优化算法的研究贾建芳。等离散化式(5)，得到：∞，=糟=≤等㈤式中：u为舵机的控制信号；，，为舵机的反馈信号；o。、a：、b。和6：为需要辨识的模型参数。2混合遗传粒子群优化算法遗传算法是由美国的Holland教授于1975年提出的，它是一类借鉴生物界的进化规