1.一种保温集精环境温度控制方法,其特征在于,具体包括:
S1、为保温集精环境温度控制系统建立仿真模型,包括LADRC控制器模型,性能评估指标模型和保温集精温度调节模型;
S2、建立性能评估指标模型,并以控制系统的性能评估指标模型作为ISSO算法的目标函数;
S3、建立保温集精温度调节模型;
S4、引入非线性惯性权重和精子赋能机制改进精子群优化算法,具体为:Sa1、引入动态权重ω改进精子速度更新数学模型,ω的数学模型为:式(1)中,α为权重的缩放因子,Gaussian为高斯函数, 为当前迭代中第i个精子个体所在位置的适应度,fbest为当前迭代中最小的适应度,σf为控制权重衰减速度的参数,μ为总迭代次数的一半,σ为控制权重调整范围的参数;
Sa2、引入精子赋能机制改进算法的位置更新数学模型,精子赋能机制的数学模型为:式(2)中, 为当前迭代中的第i个精子个体所在位置,i=1,…,N,N为算法的种群数量,iter为当前迭代次数, 为更新后的第i个精子个体所在位置, 为当前迭代中的第i个精子个体速度, 为当前迭代中的第i个精子个体所在位置的适应度,fprc为当前迭代中选择对精子赋能的适应度阈值,xgbest为总迭代次数中适应度最小的精子个体所在位置,δ为控制突变强度因子,U(‑1,1)为均匀随机扰动,xmean为种群所有精子个体所在位置的平均值,xmean的数学模型为:xmean=(xworst‑xbest) (3);
式(3)中,xworst为当前迭代中适应度最大的个体所在位置,xbest为当前迭代中适应度最小的个体所在位置;
S5、为改进的精子群优化算法(ISSO)建立数学模型,迭代终止后,将算法寻优到的个体最优解解码为LADRC控制器的控制参数序列,得到最优ISSO‑LADRC控制方法;
S6、采用ISSO‑LADRC方法实现对保温集精环境温度控制系统的闭环控制。
2.根据权利要求1所述的一种保温集精环境温度控制方法,其特征在于,所述S5中、为改进精子群优化算法建立数学模型,具体步骤为:Sb1、初始化个体解的上界和下界[ub,lb],初始化改进精子群优化算法(ISSO)的总迭代次数MaxIter和种群规模N,初始化个体解的维度dim;
Sb2、初始化所有精子个体的位置;
Sb3、计算每个精子的适应度值,对所有适应度进行排序,选择最小适应度为fbest,最小适应度的个体位置为xbest,最大适应度为fworst,最大适应度的个体位置为xworst;
Sb4、计算精子个体的初始速度、当前最佳精子个体位置、全局最佳精子个体位置;
Sb5、通过改进后的精子速度更新数学模型更新精子速度;
Sb6、将种群分为三部分,分别进行不同的变异操作,包括:非均匀变异,均匀变异以及不变异;
Sb7、检查种群中所有个体的位置是否越界,若是,则将上下界[ub,lb]赋值给个体位置;
Sb8、检查当前迭代次数iter是否大于总迭代次数MaxIter,若是,则输出适应度最低的个体位置为最优解,将最优解解码为LADRC控制器的最佳控制器参数序列,若否,则返回步骤Sb3继续迭代寻优。
3.根据权利要求2所述的一种保温集精环境温度控制方法,其特征在于,所述步骤Sb2,初始化精子个体位置的数学模型为:xinit=lb+r×(ub‑lb) (4);
式(4)中,xinit为随机生成的精子个体初始位置,r为取值在[0,1]的随机数,ub和lb为个体解的上下界。
4.根据权利要求2所述的一种保温集精环境温度控制方法,其特征在于,所述步骤Sb4,计算精子初始速度的数学模型为:vinit=D×v0×log10(pH_R1) (5);
式(5)中,D为取值在[0,1]的随机数,v0为精子初始速度参数,pH_R1为取值在[7,14]的随机数;
计算当前最佳精子个体位置的数学模型为:
式(6)中,xcurrent_best为更新后的个体最佳位置,pH_R2为取值在[7,14]的随机数,Temp_R1为取值在[35.1,38.5]的随机数,xbest为当前迭代中适应度最小的个体位置, 为当前迭代中第i个精子个体位置;
计算全局最佳精子个体位置的数学模型为:
式(7)中,xglobal_best为更新后的全局最佳精子个体位置,pH_R3为取值在[7,14]的随机数,Temp_R2为取值在[35.1,38.5]的随机数,xgbest为总迭代中适应度最小的个体位置,为当前迭代中第i个精子个体位置。
5.根据权利要求2所述的一种保温集精环境温度控制方法,其特征在于,所述步骤Sb5,改进后的精子速度更新数学模型为:式(8)中,ω为引入的动态权重,vinit为精子初始速度,xcurrent_best为当前最佳精子个体所在位置,xgloabal_best为全局最佳精子个体所在位置。
6.根据权利要求2所述的一种保温集精环境温度控制方法,其特征在于,所述步骤Sb8,对第一部分的种群进行非均匀变异操作,非均匀变异的数学模型为:式(9)中,r1为取值在[0,1]的随机数,iter为当前迭代次数,MaxIter为总迭代次数;
对第二部分的种群进行均匀变异操作,均匀变异的数学模型为:
式(10)中,r2为取值在[0,1]的随机数,其他的参数意义同上。