基于混沌优化和模糊机制的水轮机控制研究

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1、学科：控制研究生签字基于混沌优化和模糊机制的水轮机控制研究指导教师签字：摘要随着优化算法在控制领域中的应用不断深入，许多实际的控制工程可以归结为优化问题。而实际的控制工程问题一般都存在非线性、强约束、随机性、大规模等特性，单一的算法由于自身的局限性，在解决控制工程的优化问题时出现了许多难以克服的困难，如优化参数容易陷入局部极小、优化时间过长、优化效果达不到实际控制工程的性能指标等，因此优化问题一直都受到理论界和工程界的重视。混沌运动是存在于非线性系统中的一种较为普遍的现象，它具有遍历性、随机性、规律性等特点，能

2、在一定范围内按其自身规律不重复地遍历所有状态。这些特点使得混沌能被用来进行优化搜索且能避免陷入局部极小，具有全局性优点，混沌优化方法己成为一种新颖的优化技术。在控制领域中，许多控制器参数的设计可包括在优化的框架内。无论经典的PID控制，还是智能控制的神经网络控制、模糊神经网络控制等，从本质上讲，都是结构或参数的优化控制。如何将混沌动力学引入到控制领域中实现优化设计，这是一个新的思路，是富有挑战性的课题。本论文针对水轮机调节系统的时变性以及非线性，建立了水轮机调节系统的一个较为精确的数学模型，提出了模糊PID和基

3、于混沌优化的PID控制策略，在研究模糊控制、混沌优化控制算法的基础上，构建了水轮机调节系统的模糊PID控制模型、基于混沌优化PID控制模型。并对两种方法进行了分析比较。研究表明，与常规的固定PID参数的控制算法相比，模糊PID和基于混沌优化的PID的控制效果更好，并且具有较强的鲁棒性，证明这些先进的控制策略是有效的。关键词：混沌优化；模糊控制；PID；水轮机调节系统StudyonHydraulicTurbineControllerbasedOilChaosOptimizationAndFuzzyControlD

4、iscipline：ControlTheoryAndControlEngineeringStudentSignature：SupervisorSignature：AbstractAstheuseofoptimalalgorithmgoesdeeperanddeeper,alotofpracticalcontrolprojectscanbesummedupintooptimalproblems．Butpracticalproblemsofcontrolprojectgenerallyhavethecharacte

5、rsofnon．1inear,strong—constraint，random，largescaleetc．Becauseofthelimitationofunitaryalgorithm，moreandmoredi衢cultiesthatcan’tbesolvedcomeforthinsolvingoptimalproblemsofcontrolproject．Forexample，optimalparametersgetintolocalinfinitesimaleasily,optimaltimeisto

6、olongandoptimaleffectcan'treachthetechnicalparametersofthecontrolproject．Sooptimalproblemisalwaystakenseriouslyinthefieldsoftheoryandproject．ChaosOccursinmanynonlinearsystems．Ergodic，stochasticandregularpropertiesarethecharacteristicsofchaos，whichmeansitCant

7、rackanystateinacertainscopewithoutrepetitionaccordingtoitsregularity．Duetoitssignificantcharacteristics，chaoshasbeenappliedtooptimizationproblemtoavoidtrappingintolocalmimmumandthisistheSO—called”Chaosoptimization”．Usually,thedesignofmanycontrollers，suchasPI

8、D，neuralnetworkandfuzzyneuralnetworkcontroller,Canbetransferredintoparameterorstructureoptimizationproblems．HowtoperformthenovelchaosoptimizationmethodeffectivelyincontrolsystemiSagreatchallenge