基于免疫双态微粒群的混沌系统自抗扰控制

刘朝华; 张英杰; 章兢; 吴建辉

doi:10.7498/aps.60.019501

摘要

利用人工免疫算法及粒子群优化算法融合的优点,提出了一种免疫双态微粒群算法(immune binary-state particle swarm optimization, IBPSO)的自抗扰控制器(IBPSO-ADRC),应用于混沌系统控制,构建一种混沌系统自抗扰控制系统.实验研究表明:该控制方法无需了解动态系统精确模型,具有响应速度快,有效抑制混沌系统参数摄动及较强抗干扰能力的特点.

关键词:

The active disturbance rejection control (ADRC) has the property of requiring no knowledge about the precise mathematical model, but the parameters of controller is difficult to be tuned. An active disturbance rejection control based on immune binary-state particle swarm optimization algorithm (IBPSO-ADRC) is proposed, which takes advantage of the combination of the artificial immune systems (AIS) and particle swarm optimization (PSO). The proposed algorithm is applied to optimize the parameters of ADRC and then to control chaotic system. Furthermore, a new ADRC for the chaotic system is constructed. The simulation experiments indicate that the scheme requires no knowledge about the mathematical model with fast response speed, while restraining the parameter perturbation of chaotic system effectively and is robust to noise.

Keywords:

artificial immune system (AIS) /
particle swarm optimization (PSO) /
chaotic system /
active disturbance rejection control (ADRC)

作者及机构信息

(1)湖南大学电气与信息工程学院,长沙 410082; (2)湖南大学电气与信息工程学院,长沙 410082;湖南大学计算机与通信学院,长沙 410082; (3)湖南大学计算机与通信学院,长沙 410082

基金项目: 国家自然科学重点基金项目(批准号:60634020),湖南省科技计划重点项目(批准号:2010GK2022)资助的课题.

Authors and contacts

(1)College of Computer and Communication, Hunan University, Changsha 410082, China; (2)College of Electrical and Information Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China; (3)College of Electrical and Information Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China;College of Computer and Communication, Hunan University, Changsha 410082, China

参考文献

[1]	Ott E, Grebogi C, Yorke J A 1990 Phys. Rev. Lett. 64 1196
[2]	Hernault M L, Barbot J P, Ouslimani A 2008 IEEE Trans. Circuits Syst. I, Reg. Papers 55 614
[3]	Li Z G, Li K, Wen C G, Soh Y C 2003 IEEE Trans. Comm. 51 1306
[4]	Wang Y S, Sun J, Wang C J, Fan H D 2008 Acta Phys. Sin. 57 6121(in Chinese)[王永生、孙瑾、王昌金、范洪达 2008 57 6121]
[5]	Lu J Q, Cao J D, Daniel W C H 2008 IEEE Trans. Circ. Syst. (Part I) 55 1347
[6]	Alexander L F, Boris A, Robin J E 2008 IEEE Trans. Circ. Syst. 55 1685
[7]	Lam H K, Ling W K, Iu H C H, Ling S H S 2008 IEEE Trans. Circ. Syst. 55 893
[8]	Wang X Y, Meng J 2009 Acta. Phys. Sin. 58 3780 (in chinese)[王兴元、孟娟 2009. 58 3780]
[9]	Wang D F, Han P 2006 Acta. Phys. Sin. 55 1644(in Chinese)[王东风、韩璞 2006 55 1644]
[10]	Liu H, Liu D 2007 Control Theory & Applications 24 761(in Chinese)[刘涵、刘丁 2007 控制理论与应用 24 761]
[11]	Han J Q 2009 IEEE Trans.Industrial Electronics 56 900
[12]	Han J Q2008 Active Disturbance Rejection Control Technique (Beijing: National Defense Industry Press) p2(in Chinese)[韩京清 2008 自抗扰控制技术 (北京: 国防工业出版社) 第2页]
[13]	ZhangW G, Han J Q2000 Control and Decision 15 301(in Chinese)[张文革、韩京清 2000 控制与决策 15 301]
[14]	Shao L W, Liao X Z, Zhang Y H 2008 Control Theory & Applications 25 205[邵立伟、廖晓钟、张宇河 2008 控制理论与应用 25 205]
[15]	Shi Y L, Hou C Z, Su H B 2008 Journal of System Simulation 20 433(in Chinese)[史永丽、侯朝桢、苏海滨 2008 系统仿真学报 20 433]
[16]	Xin J, Liu D, Yang Y X 2007 Control Theory & Applications 24 546 (in chinese)[辛菁、刘丁、杨延西 2007 控制理论与应用 24 546]
[17]	Eberchart R, Kennedy J 1995 Proc. Int. Sym. Micro Machine and Human Science(Nagoya Japan IEEE Press)p39
[18]	Li X D, Engelbrecht A. P 2007 Proc. Genetic Evol. Comput.Conf (London, United Kingdom),July 07—11 2007 p3391
[19]	Zhan Z H, Zhang J, Li Y, Chung H S H 2009 IEEE Trans. Syst. Man. Cyber (Part B) 39 1362
[20]	DeCastro L N, VonZuben F J 2002 IEEE Trans. Evol. Comp. 62 39
[21]	Ge H W, Sun L, Liang Y C, Qian F 2008 IEEE Trans. Syst. Man. Cyber (Part A) 38 358
[22]	Liu J K 2007 Advanced PID control and MATLAB Simulation (Beijing: Eleectrical Industry Press) P163, p263(in Chinese)[刘金琨 2007 先进PID控制MATLAB仿真 (北京: 电子工业出版社) 第163, 263页]
[23]	Hou Z S, Wang W H, Jin S T 2009 Control Theory & Applications 26 505(in Chinese)[侯忠生、王卫红、金尚泰 2009 控制理论与应用 26 509]
[24]	Wen S H, Wang Z, Liu F C 2009 Acta. Phys. Sin. 58 3753(in Chinese)[温淑焕、王哲、刘福才 2009 58 3753]

施引文献

[1]	Ott E, Grebogi C, Yorke J A 1990 Phys. Rev. Lett. 64 1196
[2]	Hernault M L, Barbot J P, Ouslimani A 2008 IEEE Trans. Circuits Syst. I, Reg. Papers 55 614
[3]	Li Z G, Li K, Wen C G, Soh Y C 2003 IEEE Trans. Comm. 51 1306
[4]	Wang Y S, Sun J, Wang C J, Fan H D 2008 Acta Phys. Sin. 57 6121(in Chinese)[王永生、孙瑾、王昌金、范洪达 2008 57 6121]
[5]	Lu J Q, Cao J D, Daniel W C H 2008 IEEE Trans. Circ. Syst. (Part I) 55 1347
[6]	Alexander L F, Boris A, Robin J E 2008 IEEE Trans. Circ. Syst. 55 1685
[7]	Lam H K, Ling W K, Iu H C H, Ling S H S 2008 IEEE Trans. Circ. Syst. 55 893
[8]	Wang X Y, Meng J 2009 Acta. Phys. Sin. 58 3780 (in chinese)[王兴元、孟娟 2009. 58 3780]
[9]	Wang D F, Han P 2006 Acta. Phys. Sin. 55 1644(in Chinese)[王东风、韩璞 2006 55 1644]
[10]	Liu H, Liu D 2007 Control Theory & Applications 24 761(in Chinese)[刘涵、刘丁 2007 控制理论与应用 24 761]
[11]	Han J Q 2009 IEEE Trans.Industrial Electronics 56 900
[12]	Han J Q2008 Active Disturbance Rejection Control Technique (Beijing: National Defense Industry Press) p2(in Chinese)[韩京清 2008 自抗扰控制技术 (北京: 国防工业出版社) 第2页]
[13]	ZhangW G, Han J Q2000 Control and Decision 15 301(in Chinese)[张文革、韩京清 2000 控制与决策 15 301]
[14]	Shao L W, Liao X Z, Zhang Y H 2008 Control Theory & Applications 25 205[邵立伟、廖晓钟、张宇河 2008 控制理论与应用 25 205]
[15]	Shi Y L, Hou C Z, Su H B 2008 Journal of System Simulation 20 433(in Chinese)[史永丽、侯朝桢、苏海滨 2008 系统仿真学报 20 433]
[16]	Xin J, Liu D, Yang Y X 2007 Control Theory & Applications 24 546 (in chinese)[辛菁、刘丁、杨延西 2007 控制理论与应用 24 546]
[17]	Eberchart R, Kennedy J 1995 Proc. Int. Sym. Micro Machine and Human Science(Nagoya Japan IEEE Press)p39
[18]	Li X D, Engelbrecht A. P 2007 Proc. Genetic Evol. Comput.Conf (London, United Kingdom),July 07—11 2007 p3391
[19]	Zhan Z H, Zhang J, Li Y, Chung H S H 2009 IEEE Trans. Syst. Man. Cyber (Part B) 39 1362
[20]	DeCastro L N, VonZuben F J 2002 IEEE Trans. Evol. Comp. 62 39
[21]	Ge H W, Sun L, Liang Y C, Qian F 2008 IEEE Trans. Syst. Man. Cyber (Part A) 38 358
[22]	Liu J K 2007 Advanced PID control and MATLAB Simulation (Beijing: Eleectrical Industry Press) P163, p263(in Chinese)[刘金琨 2007 先进PID控制MATLAB仿真 (北京: 电子工业出版社) 第163, 263页]
[23]	Hou Z S, Wang W H, Jin S T 2009 Control Theory & Applications 26 505(in Chinese)[侯忠生、王卫红、金尚泰 2009 控制理论与应用 26 509]
[24]	Wen S H, Wang Z, Liu F C 2009 Acta. Phys. Sin. 58 3753(in Chinese)[温淑焕、王哲、刘福才 2009 58 3753]

[1]	张玲梅, 张建文, 吴润衡. 具有对应分段系统和指数系统的新混沌系统的Hopf分岔控制研究. , 2014, 63(16): 160505. doi: 10.7498/aps.63.160505
[2]	曹小群. 基于高斯伪谱方法的混沌系统最优控制. , 2013, 62(23): 230505. doi: 10.7498/aps.62.230505
[3]	刘福才, 贾亚飞, 任丽娜. 基于混沌粒子群优化算法的异结构混沌反同步自抗扰控制. , 2013, 62(12): 120509. doi: 10.7498/aps.62.120509
[4]	李秀春, 谷建华, 王云岚, 赵天海. 一类带有未知参数的受扰混沌系统的观测器同步. , 2011, 60(3): 030505. doi: 10.7498/aps.60.030505
[5]	刘朝华, 章兢, 张英杰, 李小花, 吴建辉. 一类不确定离散混沌系统的自抗扰控制器与小脑神经网络并行优化控制. , 2011, 60(3): 030701. doi: 10.7498/aps.60.030701
[6]	吴然超, 郭玉祥. 含一个非线性项混沌系统的线性控制及反控制. , 2010, 59(8): 5293-5298. doi: 10.7498/aps.59.5293
[7]	宋伟, 侯建军, 李赵红, 黄亮. 一种基于Logistic混沌系统和奇异值分解的零水印算法. , 2009, 58(7): 4449-4456. doi: 10.7498/aps.58.4449
[8]	刘福才, 宋佳秋. 基于主动滑模控制的一类混沌系统异结构反同步. , 2008, 57(8): 4729-4737. doi: 10.7498/aps.57.4729
[9]	张敏, 胡寿松. 不确定时滞混沌系统的自适应动态神经网络控制. , 2008, 57(3): 1431-1438. doi: 10.7498/aps.57.1431
[10]	李文林, 宋运忠. 不确定非线性系统混沌反控制. , 2008, 57(1): 51-55. doi: 10.7498/aps.57.51
[11]	陈晶, 张天平, 闾立新. 具有死区非线性输入的一类不确定混沌系统的自适应控制. , 2007, 56(2): 686-692. doi: 10.7498/aps.56.686
[12]	邵仕泉, 高心, 刘兴文. 两个耦合的分数阶Chen系统的混沌投影同步控制. , 2007, 56(12): 6815-6819. doi: 10.7498/aps.56.6815
[13]	罗润梓. 一个新混沌系统的脉冲控制与同步. , 2007, 56(10): 5655-5660. doi: 10.7498/aps.56.5655
[14]	牛培峰, 张君, 关新平. 基于遗传算法的混沌系统二自由度比例-积分-微分控制研究. , 2007, 56(7): 3759-3765. doi: 10.7498/aps.56.3759
[15]	牛培峰, 张君, 关新平. 基于遗传算法的统一混沌系统比例-积分-微分神经网络解耦控制研究. , 2007, 56(5): 2493-2497. doi: 10.7498/aps.56.2493
[16]	高飞, 童恒庆. 基于改进粒子群优化算法的混沌系统参数估计方法. , 2006, 55(2): 577-582. doi: 10.7498/aps.55.577
[17]	吴忠强, 奥顿, 刘坤. 基于遗传算法的混沌系统模糊控制. , 2004, 53(1): 21-24. doi: 10.7498/aps.53.21
[18]	周平. 一类3维连续混沌系统观测器. , 2003, 52(5): 1108-1111. doi: 10.7498/aps.52.1108
[19]	卢志刚, 于灵慧, 柳晓菁, 高美静, 吴士昌. 克服扰动的混沌逆控制同步系统. , 2002, 51(10): 2211-2215. doi: 10.7498/aps.51.2211
[20]	李智, 韩崇昭. 一类含参数不确定性混沌系统的自适应控制. , 2001, 50(5): 847-850. doi: 10.7498/aps.50.847

计量

文章访问数: 8619
PDF下载量: 995
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板