一种新型的过程模型参数辨识方法

表 ２ ＧＡ在 阶跃输入 下的 辨识结果 （ 阶） 三
Ｇ 雨 ）＋ ） （ ） ∽＝１ １ …１Ｌ 、 （ （ ＋ ＋ｓ
对 于 无 自衡 的对象 ：
’
㈤ Ｊ
由表 １ —２可 以看 出， 基于 Ｂ Ｆ Ｓ Ｏ算法得 到的模型辨 识结果更 接近于过 程真值 ， 识误 差小于 ＧＡ。 辨 当模 型阶次变化 时 ， 可得 到表 ３ 所示 的二阶 、四阶、
淌散 循环 ， ＋ｌ 繁殖循 环扣 蠢 弗ｌ
的应激 反 应就 成 为趋 药性 。细 菌 的基 本趋 药性 行 为 包 括： 前进 （ ｍ） 翻转 （ ｍｂｅ。前进是沿着 与上一步相 ｓ ｗｉ 和 ｔ ｌ） ｕ 同的方 向运 动 ， 而翻转 是取一 个新 的方 向运 动 。一次 翻 转之 后 细 菌 的位置 ：
ｌ。＝ 二 《 ≈＝— ＝ 瘟
一 ●
ｌ Ｎ
Ｊ（ ＝ （ ｃ ）∑ ｃ ）
ｉ ＝１ Ｄ
＝
图 １ 菌群 优 化算法流 程
（） ２
Ｄ
∑卜 … ｘ［ ０ ∑（ ）） ｄ ｅ 一ａ ｐ ９ ～ 一 】
ｉｌ ＝
菌群 优化 算法 流程 如 图 １所示 。
优 区 间 ， 有助 于算 法逃逸 出局 部极值 ， 而发现 全局 这 从 最 优点 。
仞始 化 参数
所在 区域 ， 到后决 定进 入该 区域 还是 继 续寻找 ， 找 进入 后什 么 时候 离 开该 区 域 。通 过模 拟 大肠 杆 菌 的这 些觅
食 策略 ， Ｐ ｓｉ ｏ等人提 出了菌群 优化算法 。菌群 的 由 ａｓｎ 引
觅食 行为 包 括趋 药性 行为 （ ｈｅ Ｃ ｍｏ ａ Ｓ ， ｔ ｘｉ ） 聚集 行为 （ｗａ ｍｉ ） 繁殖行 为（ ｅ ｒ ｄ ｃ ｉ ｎ 和消散 行为 ｓ ｒ ｎｇ ， ｒ ｐ ｏ ｕ ｔｏ ）
（ｌ ｎ ｔ ｎ ａ ｄ ｄｓｅｓ１ ｅｉ ａｉ ｎ ｉ ｒａ） ｍｉ ｏ ｐ 等四个步骤 。 （ ） 趋 药性 行为 １ 由于细 菌经常 生存在 化学 引诱剂环 境 中 ， 它对环 境
控 制 理 论 与 应 用
Ｃｏ ｔｏｌ ｅｏ ｙ ａｎ ｎｒ Ｔｈ ｒ ｄ Ａｐｐ ｉａｔ ｎｓ ｌ ｉ ｃ ｏ
自动 化 技 术 与 应 用 》２ １ ０ 第 ３ ２年 １卷 第 １ 期
大肠 杆菌 要决定它 所采取 的觅食 策略 ， 括寻 找食物 的 包
长远看来 ， 这种 消散行为 也是菌群 的一种 觅食行为 。为 模 拟这 一事 件并 保持 菌群规 模不 变 ， 算法 中 ， 在 菌群 经 过若 干 代繁殖 后 ， 细菌 以概率 Ｐｄ 随 即重新分 布到寻 ｅ被
ｌ ｌ ａ 眦为 斥力 的高度 ， ）ｐ 耵为斥力 的宽度 。 Ｏｅ ｒ
（） 繁殖行为 ３ 经 过一定 的趋 药性行 为步骤 后 ， 觅食 结果 较好 的细 菌 进行 繁殖 ， 生成 与 父代完 全相 同 的子代 ， 没有 繁殖 的
细 菌将 死掉 ， 以此 来维 持菌群 的规模 不变 。 （） 消散行为 ４ 消 散 行为 是 实 际环 境 中 的细 菌被 外 力杀 死 或者 驱 散 到新 的 区域 中去 ， 破坏 了细菌 的趋 药 性过 程 ， 是 这 但 细 菌也可 能将 因此寻 找到食 物更加 丰富的 区域 ， 以从 所
３ 基 于 改 进 Ｂ Ｏ 算 法 的热 工 过 程 ＳＦ 模 型 辨 识
３ １ 问题描述 ．
为 了验证改进 Ｂ Ｆ Ｓ Ｏ算法应用于过程模型参数辨识 中的有效性 ， 本文 以火 电厂 常见 的热工过程为 例进行仿
真研 究 。 热工过程模 型 的传递 函数可用 式（ ） ３ 表示［ ： 】
趋 化循环Ｊ 十ｌ ，
Байду номын сангаас
汁葬适应 度函 数值
群 中 藩 体 位 置 蹩
０（＋，， ＝ ｉ ，，＋ （Ｏｊ ｉ １ ｆ ０（ ｋ， Ｃｉ （ ｋ） ） ） ）
（ １ ）
落 群进 行繁 殖
其中， （，， 表示在第 个趋化步、第ｋ个繁 Ｊ ）
殖步、第 Ｚ 个消散步第 个菌体的位置 ， 『为单位长度 烈． ）
＋ ∑｛
其 中 ，
ｅ［∞ ｘ 一 ｐ
∑（ 一 Ｏ ）） ｍ 】
ｍ＝ ｌ
， ， ，表 示 菌 体 位 置 中 第 ｍ 个 元 位 置 ，
ｍ ：１ ． Ｄ ， 为菌 体位置 表达 的空 间维数 ； ，… ２ Ｄ Ｓ为菌
群 总 数 ，ｄ 。为 引力 的深 度 ， ｎｍｔ 引力 的宽 度 ， ｔｃ为 ｔ
的随 机方向向 ｃｉ ０ 细菌 药性 量， （ ＞ 为 ） 趋 行为的 长。 步
（ ） 聚集行为 ２
在 菌群 寻取 食物 的过程 中， 细菌 个体之 间通过 相互 间 的作用 进 行通 信 来达 到 群体 的聚集 行 为 。细 菌 间 的 聚集 作用 的数 学 表达 式为 ：
Ｓ
菌 群进 行消 散 渭整
自 化技 与 用 ０２ 第３卷 期 动 术 应 ２１年 １ 第１
控 制 理 论 与 应 用
Ｃｏｎ ｒ ｅ ｙ ａ ｄ Ａｐ ｌ ａ ｉ ｓ ｔｏｌ Ｔｈ ｏｒ ｎ ｐ ｉ ｔ ｃ ｏｎ
使 得各 参 数 ａ 间的数 量 级相 差 较大 ， 以确定 各 参数 难 的合 适 范 围 ， 成 寻 优 时 间 长 ， 识 精 度 低 等 不 良影 造 辨 响 。为 此 ， 以结 合 热 工过 程 的特 性 ， 可 采用 如 下 的 传 递 函数 代替 【 。 ９ １ 对 于有 自衡 的对 象 ：
Ｇ㈦ ＝
＝ 一 麓 １ （ ＋ ０ ） …＋ ａ ａ
ａｍ Ｓ
ｌ ㈤ ｊ
其 中， （） （） 和 分别是过程的输 出和输入函 数 ， … ，ｌ ０ ｂ ， ｂ， 和分别是 ｙｓ 和 ｕ ｓ 表达式对应的 ｂ （） （）
系数 。直接 利 用 式（） ３ 进行 参数 辨 识 时 ， 以获得 好 的 难 效果 ， 主要 原 因是 热 工对 象 的 时 间常 数 大 、 阶次 高 ，