一种新的PSO算法及其在钢的连续铸造中应用.pdf

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1、第31卷第1期计算机与应用化学Vo1．31，No．12014年1月28日ComputersandAppliedChemistryJanuary28，2014一种新的PSO算法及其在钢的连续铸造中应用王史春，2f1．台州职业技术学院，浙江，台州，318000~2．工业控制技术国家重点实验室，浙江大学智能系统与控制研究所，浙江，杭州，310027)摘要：针对连续铸钢结晶器液面的控制是一个非线性和动态的过程，提出了一种自适应稳态粒子群优化(PSO)算法，搜索最优的PID控制器的参数，PID控制器的参数被看成粒子的矢量，其平方误差的总和被定义为目标函数。为了促进种群的多样性和收敛速度

2、，采用自适应变异操作和利用全局最优位置的稳态更新来及时获取进化过程的反馈信息。把适应性突变和全局最优位置的稳态更新添加到标准PSO中，以确保搜索平衡。基于PSO．PID自适应无模型钢的连续铸造中，自适应稳态的PSO和标准的PSO算法相比，有3个创新点。首先，利用全局最优位置的稳态更新来及时获取进化过程的反馈信息；其次，当突变条件具备时，粒予产生突变，种群中产生多样性粒子，在进化中对种群搜索有促进作用；最后，惯性权重系数W从0．9到0．4，自适应地减少，不是一个固定的常数，能保持探索和挖掘的平衡。仿真结果证明，新的PSO算法收敛速度比标准PSO算法的PID控制器速度快，可以准确

3、地控制模具液面的水平；在自适应稳态粒子群优化算法的基础上，提出的增量式PID控制器能有效地调节结晶器液面，具有较好的鲁棒性。改进的PSO．PID的自适应稳态模型在连续铸钢的应用中取得了很好的效果。关键词：PSO．PID；连续铸钢结晶器；自适应优化；仿真实验中图分类号：TQ015．9；TP391．9；06．39文献标识码：A文章编号：1001-4160(2014)01·43-47DoI：10．11719／corn．app．chem20140110相比，本文采用自适应变异操作和全局最优位置的稳态1弓I言更新。3个PID系数包括系数(比例系数)、(积连续铸钢结晶器液面准确地控制是改

4、善铸造产品质分系数)、(微分系数)，被作为粒子的载体，控制量的关键因素】。然而，由于连续铸钢过程是一个非线性系统的目标是平方误差总和(ss~3最小。和动态过程，对于控制系统的设计，获得精确的铸钢结晶器液面的控制很困难【2】。在一个线性和一个非线性级2过程描述与建模联补偿的PI控制器的控制策略中，讨论了在连续铸钢过钢的连续铸造过程的概述如文献【5】中所述，图1中程中需要解决控制的各种可能出现的困难。最近的自适描述了钢的连续铸造结晶器液面控制的数学模型，铸桶应径向基函数(RBF)和神经网络控制器结合对熔融结晶是存放熔融金属的设备，通过调节阀的调节以控制结晶器液面水平的控制获得了较

5、好的效果【3j。在这些研究器液面。中间罐作为中问贮存器，保持恒定液面，并把中，不同的PID控制器被广泛使用，在连续铸钢结晶器熔液供应到模具中。金属铸件经过2次冷却过程，一次液面控制都有不错的表现。文提出了一种双PID控冷却发生在铸桶中，再通过一系列2次冷却过程，然后制器来控制结晶器液面，其中从PID控制被用于在主连续地从铸桶中排出。结晶器液面由水平传感器测量，PID控制器中，以确保控制的稳定性和优良的性能。在连铸机主要由液压致动器、一个滑门、一个模具组成。正常情况下，PID控制器的表现相当不错，但异常情况下(特别是喷嘴堵塞／畅通)，需要手动干预时，效果就不是很理想。虽然PID

6、控制器应用在连续铸钢模型控制方面有很长一段时间，并且在某些情况下表现得相当好，PID参数整定仍然是一个棘手的问题。在上述工程中，使用传统错误的方法造成费时和费用昂贵。近年来，已经提出了一些新的方法对PID参数进行整定，其中，基于PSO．PID(粒子群优化)参数整定的方法是一个大家所寻求的方法，由于其搜索效果良好和架构简1-Moltensteel，2一Lade，3-Tundish，4-Slidegatevalve单，易于实现，收敛速度快等特点，被广泛应用。5-Mold，6-Moltensteelcenter,7-Castingspeed,8-Moldlevel在连续铸钢结晶器液

7、面的控制中，本文中提出一种1．钢水；2-钢包：3冲问包；4-滑动水口阀：5．模具；6．钢水中心；7-铸造速度；8．模具水平新型的PSO算法(自适应稳态PSO算法)，整定PIDFig．1Continuoussteeleast．．参数，为了促进种群的多样性和收敛速度，与其他算法图1连续铸钢收稿日期：2013-08—27；修回日期：2013—11．29基金项目：高等学校访问学者专业发展项~(FX2012121)、大学生科技创新项目(2013DKC07)作者简介：王史春(1973—)，男，浙江人，硕士研究生联系