改进蛙跳算法的 LQR 控制器的优化设计-论文.pdf

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1、Vo1．9No．4第9卷第4期智能系统学报2014年8月CAAITransactionsonIntelligentSystemsAgu．2014DOI：10．3969／j．issn．1673—4785．201305055网络出版地址：http：／／www．cnki．net／kcms／doi／CNKI：23—1538／TP．20131101．1720．006．html改进蛙跳算法的LQR控制器的优化设计彭勇，陈俞强(1．东莞职业技术学院计算机工程系，广东东莞523808；2．广东工业大学自动化学院，广东广州510006)摘要：针对多变量、非线性、强耦合性的倒立摆系统，运用牛顿一欧拉方法建立了倒

2、立摆的数学模型，然后对该模型分别进行LQR控制。在LQR控制中，权矩阵Q和R的选取直接影响着结构的动力反应和控制力。在标准蛙跳算法对权矩阵Q和进行优化的基础上，通过采取新的最差青蛙跳跃策略能有效提高算法的全局搜索能力，同时加入自适应跳跃因子以加快算法的收敛时间。仿真实验表明，该算法能有效地获得最优的权矩阵Q和R，使LQR控制效果能够满足结构性能要求。关键词：LQR控制器；倒立摆；改进蛙跳算法；优化设计；权矩阵中图分类号：TP18文献标志码：A文章编号：1673—4785(2014)04—480—05中文引用格式：彭勇。陈俞强．改进蛙跳算法的LQR控制器的优化设计【J]．智能系统学报，2014

3、，9(4)：480-484．英文引用格式：PENGYong，CHENYuqiang．OptimaldesignoftheLQRcontrollerbasedontheimprovedshufledfrog-leapingal-gorithm[J]．CAAITransactionsonIntelligentSystems。2014，9(4)：480-484．OptimaldesignoftheLQRcontrollerbasedontheimprovedshufledfrog-leapingalgorithmPENGYong，CHENYuqiang，(1．DepartmentofCompute

4、rEngineering，DongguanPolytechnic，Dongguan523808，China；2．FacultyofAutomation，GuangdongU—niversityofTechnology，Guangzhou510006，China)Abstract：Basedontheinvertedpendulumsystemwhichismulti-variable，nonlinearandstrongcoupling，amathe—maticalmodeloftheinvertedpendulumisestablishedbyutilizingtheNewton—Eule

5、rmethod，andthentheLQRcon—trolisimplementedforthemode1．TheweightedmatricesQandRhaveadirectimpactonthedynamicresponseandcontrolofthesingleinvertedpendulum．DuringoptimizationofthematricesQandRthroughuseofthestandardshuf-fledflog—leapingalgorithm，thenewworstflogjumpingstrategycaneffectivelyimprovethegl

6、obalsearchabilityofthealgorithmandtheadaptivejumpfactorcanspeeduptheconvergence．Thesimulationexperimentshowsthattheim—provedshufledfrog-leapingalgorithmcaneffectivelyobtaintheoptimalweightmatricesQandR；asaresult，theeffectoftheLQRcontrollermeetstheperformancerequirementsofthesingleinvertedpendulum．K

7、eywords：LQRcontroller；invertedpendulum；improvedshufledflog—leapingalgorithm；optimaldesign；weightmatrices线性二次型调节器(1inearquadraticregulator，量的非线性控制系统。自动控制系统的稳定性、可LQR)是以状态变量和控制变量二次型函数的积分控性、收敛速度、抗干扰能力等抽象的控制概念都可