1.一种海上无人救援艇系统最优鲁棒性控制方法,其特征在于:Q1、无人救援艇的控制采用PID双闭环控制方法,实现无人救援艇航向和航速控制,通过改进黏菌优化算法优化PID参数实现无人救援艇最优鲁棒性控制;
Q2、在传统黏菌算法的基础上,对线性反馈因子b进行改进,引入自适应非线性机制,提高算法寻优速度和精度,进而提高无人救援艇控制性能;改进后的反馈因子b按下式计算:;
式中,b为改进后的反馈因子,it为当前迭代次数,Max_iter为最大迭代次数;
Q3、通过改进黏菌优化算法优化PID参数实现无人救援艇最优鲁棒性控制,具体步骤为:Step1.搭建无人救援艇控制系统模型;
Step2.参数初始化:设置黏菌搜索上界UB、下界LB,种群规模pop,最大迭代次数Max_iter,维度dim并初始化黏菌种群的位置,其中黏菌种群初始位置是由PID的三个参数决定;
Step3.计算黏菌种群每个个体的当前适应度值并递增排序,记录当前迭代最好适应度值bF和当前迭代最差适应度值wF;适应度值函数为:;
式中,J为适应度值,e(t)为PID控制系统的输入系统的反馈偏差,t为时间,S(i)为适应度函数值;
Step4.计算自适用非线性反馈因子b;自适用非线性反馈因子b公式为:;
式中,b为改进后的反馈因子,it为当前迭代次数,Max_iter为最大迭代次数;
Step5.判断rand是否小于自定义参数z,所述z取0.03;
Step6.若rand
(1) ;
式中, 为下一次迭代的黏菌新位置,UB和LB分别表示搜索区域的上下界,rand表示取值[0,1]之间的随机数,t为当前迭代次数,i为第i个黏菌,j为第j维;
若rand
(2) ;
式中,r1为正弦参数,r2为[0, 2]内的随机数,决定黏菌个体的移动距离,r4为0~1间的随机数,Xbest为最优个体位置,W为权值系数, 为第i个黏菌的第j维位置, 为下一次迭代的黏菌新位置;
否则,rand>=p,则执行下式(3)更新种群个体位置;
(3);
其中Vc= [−b,b], ;
式中, 为下一次迭代的黏菌新位置, 为第i个黏菌的第j维位置,Vc为在 [−b,b]之间振荡并最终趋于零的参数;
Step7.根据贪婪策略保留较优解;
Step8.判断当前迭代次数it是否满足迭代停止条件,若满足,则迭代结束,输出全局最优解及适应度值,所述全局最优解为PID的最优参数;若不满足,继续对最新迭代结果进行迭代,执行Step3;
Step9.将最优参数赋值给Kp、Ki、Kd并带入到无人救援艇控制系统模型中,实现最优鲁棒性控制。