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专利号: 2022107668812
申请人: 南通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-12
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于改进樽海鞘算法的回转窑烧成带温度模型辨识方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1)构建回转窑烧成带温度的分数阶CARMA模型,根据所构建的系统模型获取回转窑烧成带温度控制模型;

所述步骤1)的建模步骤如下:

步骤1‑1)构建回转窑烧成带温度的分数阶CARMA模型:如式(1),给出分数阶CARMA系统的一般形式,A(z)y(t)=B(z)u(t)+D(z)v(t)                     (1)其中,u(t)为系统的输入,y(t)为系统的输出,v(t)为白噪声,A(z),B(z)和D(z)是关于‑1后移算子z 的多项式,α为分数阶阶次,i=1,2,…,na,j=1,2,…,nb,k=1,2,…,nd,以及ai,bj和dk为要用输入数据和输出数据进行辨识的参数;

步骤1‑2)根据式(2)至(10)得到输出y(t)与输入u(t),误差v(t)之间的关系,其中,根据Grünwald‑Letnikov(G‑L)定义得到:其中,t=kh时,h为采样时间设为1,k为计算导数近似值的样本数;式(2)中 为牛顿二项式:Γ为欧拉函数:

式(1)写为:

其中, 为信息向量,θ为参数向量;

步骤2)构建改进樽海鞘算法的辨识流程;

所述步骤2)构建改进樽海鞘算法的辨识流程的步骤如下:步骤2‑1)初始化,根据公式(11)初始化樽海鞘种群的位置X,XN×D=rand(N,D)×(Ub‑Lb)+Lb                 (11)其中,N为樽海鞘种群的数量,D为维度即待辨识参数个数,Ub=[ub1,ub2,…,ubD]为各个维度的搜索上界,Lb=[lb1,lb2,…,lbD]为各个维度的搜索下界;初始化移动食物源的位置F=[F1,F2,…,FD],即樽海鞘种群的移动目标;

步骤2‑2)获取窑头喂煤量作为系统输入数据,回转窑烧成带温度作为系统输出数据,记录数据;

步骤2‑3)计算每一只樽海鞘在各维度位置的适应度值,对每只樽海鞘位置的适应度值进行排序,适应度值最好的樽海鞘的位置即为最新的移动食物源的位置F;

步骤2‑4)自适应划分樽海鞘种群,将种群分为领导者和跟随者,按照公式(12)在每次迭代中更新领导者个数:按照公式(13)在每次迭代中更新跟随者个数:N2=N‑N1                          (13)其中,N1为领导者个数,N2为跟随者个数,l为当前迭代次数,L为最大迭代次数, 为向上取整操作;

步骤2‑5)更新领导者位置,按照公式(14)引入线性递减因子R,其中,r1和r2是[0,1]中的随机数且r1>r2,按照公式(15)更新原基本算法的领导者更新公式中的收敛因子c1,按照公式(16)更新领导者,

其中, 为第i个领导者在j维度中的位置,Fj为食物在j维度中的位置,ubj和lbj分别为j维度中的搜索上界和下界,控制参数c2和c3是[0,1]中的随机数;

步骤2‑6)更新跟随者位置,按照公式(17)引入权重系数w,w=c4×(1+r3)                        (17)其中,r3是均值为0,方差为1的高斯随机数,c4为控制高斯干扰程度的参数;按照公式(18)更新原基本算法的跟随者更新公式,其中, 为第i个跟随者在j维度中的位置;

步骤2‑7)根据各维度搜索上界和下界修正每只樽海鞘的位置;

步骤2‑8)判断是否达到最大迭代次数,若没有达到,程序跳转到步骤2‑3),若达到,进入步骤2‑9);

步骤2‑9)输出结果,完成辨识。