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《哈尔滨工业大学》 2010年
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量子群智能算法及其在控制器优化设计中的应用

陈冲  
【摘要】: 智能优化算法是通过模拟或揭示某些自然现象或过程发展而来的,它不需要建立被优化问题的精确数学模型,为解决复杂问题提供了新的思路和手段。作为计算智能的一个重要分支,群智能优化算法中的蚁群算法和粒子群算法,因其高效的优化性能,已经在优化计算领域得到了广泛的应用,但是它们不可避免地都存在一些缺点。将量子机制分别引入到蚁群算法和粒子群算法中,结合了它们优化各自的优势,不仅能改善原有算法的优化性能,还能扩大算法的应用领域,为实际优化问题提供借鉴。 本文首先详细介绍了蚁群算法和粒子群算法的基本原理,总结了两种算法的优缺点,分析比较了多种改进的蚁群算法和粒子群算法,为后续的研究工作提供了理论基础。 针对蚁群算法容易出现停滞现象和收敛速度慢,以及将其更好地拓展到连续空间优化的问题,引入量子计算理论并将其与蚁群算法相融合,阐述了量子蚁群优化算法的基本思想和计算原理,并对量子蚁群算法加入了改进策略,根据搜索过程自适应地改变全局选择因子和信息素挥发系数,引入随机干扰量子交叉操作,同时根据蚂蚁的当前位置信息来确定旋转门转角,通过测试函数和神经网络权值优化仿真表明,改进后的量子蚁群算法优化性能得到改善。 控制器参数选择的合适与否对控制器质量具有重要的影响,针对模糊控制器和PID控制器参数难以整定的问题,提出了利用改进的量子蚁群算法优化上述两种控制器参数的方法,该方法的实质就是选择合适的适应度函数,利用改进的量子蚁群算法对控制器的可调参数进行优化,仿真结果表明该设计方法是可行和有效的。针对粒子群算法不能保证以概率1搜索到全局最优解这一最大缺陷,引进一种求解连续空间优化问题的量子粒子群优化算法,通过对测试函数的仿真分析表明其寻优能力和优化效率均优于粒子群算法。提出了基于量子粒子群算法的自抗扰控制器的参数优化方法。研究了自抗扰控制系统的结构,根据其结构对自抗扰控制器的主要模块进行功能描述和数学描述,利用MATLAB中的S函数构建了自抗扰控制系统的Simulink仿真模型。将量子粒子群算法应用到自抗扰控制器的参数优化中,通过仿真验证了该方法的可行性和有效性。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP18

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 郝娟;客运专线乘运计划调度模型与算法研究[D];大连交通大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 王颖,谢剑英;一种自适应蚁群算法及其仿真研究[J];系统仿真学报;2002年01期
2 史永丽;侯朝桢;苏海滨;;基于粒子群优化算法的自抗扰控制器设计[J];系统仿真学报;2008年02期
3 薛晗;金敏;马宏绪;;模糊机会约束规划的混沌量子蚁群算法及收敛性[J];系统仿真学报;2009年20期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 崔永山;自抗扰控制器设计方法应用研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
2 罗春松;改进的粒子群算法及其在控制器参数整定中的应用[D];湖南大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 庞思睿;孙文生;;基于协同合作的蚁群优化算法[J];信息通信技术;2009年05期
2 孔晨晟;;基于非调制自旋链的量子通信[J];信息通信技术;2011年03期
3 刘姜涛;方仙;;游泳池恒温控制系统建模与仿真[J];湖北第二师范学院学报;2011年08期
4 孔令鹏;王玉生;王海峰;;基于蚁群算法的防空C~3I系统火力分配模型研究[J];指挥控制与仿真;2006年02期
5 郭祺;路建伟;唐松洁;夏一;;基于蚁群算法的防空兵兵力机动线路优化[J];指挥控制与仿真;2006年06期
6 葛召炎,闵跃进,彭永进;神经控制在汽车发动机转速控制中的仿真研究[J];汽车电器;2003年05期
7 高振海;基于单神经元的汽车方向自适应PID控制[J];汽车工程;2004年04期
8 张英杰;章兢;陈晓可;王镇道;;SF32601型自卸车电传动非线性PI控制系统[J];汽车工程;2006年02期
9 张强;曲仕茹;;车辆自适应巡航控制系统的模糊PID实现[J];汽车工程;2008年07期
10 刘俊;陈无畏;;基于快速控制原型的电动助力转向系统控制研究[J];汽车工程;2009年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 金尚泰;侯忠生;王卫红;;无模型自适应控制方法在永磁直线电机控制中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 刘志刚;李世华;;永磁同步电机的二阶自抗扰控制算法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 阮久宏;荣学文;吴三友;;凿岩机器人液压系统ADRC控制器设计与仿真[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 高尚;江新姿;汤可宗;;蚁群算法与遗传算法的混合算法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 杨光友;张道德;;基于PSO和L-M优化方法的奇偶问题学习算法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 龙志强;李云;王旭;;基于自抗扰控制的磁浮列车自动驾驶算法研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 王清;宋年年;王佳庆;姚菁;;优化自抗扰控制器在主汽温控制系统中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 张国柱;陈杰;李志平;;一种直线电机伺服系统自抗扰控制器的设计方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
9 阮久宏;杨福广;邱绪云;李贻斌;;基于LuGre动态模型的车轮独立驱动控制研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
10 周雪松;李超;马幼捷;李季;于阳;;自抗扰控制技术在变速恒频双馈风力发电系统中的应用[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张杏莉;几何约束求解关键问题研究[D];山东科技大学;2010年
2 戴运桃;粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 谭佳琳;粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 高晓阳;甘肃河西大麦麦芽干燥控制系统研究[D];甘肃农业大学;2010年
5 张进;地震叠前数据的弹性阻抗非线性反演方法研究[D];中国海洋大学;2009年
6 倪丽萍;基于分形技术的金融数据分析方法研究[D];合肥工业大学;2010年
7 曲建华;基于群体智能的聚类分析[D];山东师范大学;2010年
8 万宇宾;交流伺服系统自适应滑模控制理论与方法研究[D];华中科技大学;2010年
9 高雪瑶;语义特征造型的与历程无关技术的研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
10 曾智刚;波浪运动升沉补偿液压平台关键问题试验研究[D];华南理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李颖;用蚁群算法求解最小极大流问题[D];河南理工大学;2010年
2 刘奇;基于混合粒子群算法的ZnO镀膜光纤传感器的参数优化[D];南昌航空大学;2010年
3 徐旭;基于ARM的电阻点焊控制器[D];南昌航空大学;2010年
4 马爱清;真空差压铸造系统加压模型建立与控制算法设计[D];南昌航空大学;2010年
5 岳广飞;基于二次搜索的搜索引擎技术研究[D];山东科技大学;2010年
6 刘鲁艳;基于PJR-2X型喷浆机器人的开放式算法平台研究与设计[D];山东科技大学;2010年
7 魏光宇;二维转台控制系统[D];长春理工大学;2010年
8 黄磊;模糊控制技术在热风炉温控系统中的应用研究[D];长春理工大学;2010年
9 徐玉颖;气垫式流浆箱智能解耦控制系统[D];浙江理工大学;2010年
10 邵晓路;蚁群群体智能网络可视化试验平台研制[D];浙江理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 李跃光;赵俊生;张远平;;求解TSP的改进量子蚁群算法[J];计算机工程与设计;2009年16期
2 王莹;刘军;苗建瑞;;客运专线乘务交路计划编制的优化模型与算法[J];铁道学报;2009年01期
3 王媛媛;周成晨;倪少权;;基于蚁群算法的客运专线乘务交路计划编制方法研究[J];铁路计算机应用;2009年07期
4 郑金子;苗建瑞;张君平;;蚁群算法在铁路乘务运用计划编制中的应用研究[J];铁路计算机应用;2010年10期
5 龙桂鲁;;量子计算算法介绍[J];物理;2010年12期
6 王蕴;黄德才;俞攸红;;量子计算及量子算法研究进展[J];计算机系统应用;2011年06期
7 王岩;路春一;丰小月;黄艳新;邹淑雪;周春光;;一种新的量子群进化算法研究[J];小型微型计算机系统;2006年08期
8 张学敏;张航;;基于改进蚁群算法的最短路径问题研究[J];自动化技术与应用;2009年06期
9 张维泽;林剑波;吴洪森;童若锋;董金祥;;基于改进蚁群算法的物流配送路径优化[J];浙江大学学报(工学版);2008年04期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 忻斌健;吴启迪;;蚁群算法的研究现状及其应用[A];2001中国控制与决策学术年会论文集[C];2001年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 杨佳;混合量子优化算法理论及应用研究[D];重庆大学;2009年
2 王莹;动车组运用计划和乘务计划的优化方法研究[D];北京交通大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 于得水;客运专线乘务计划编制系统的设计与实现[D];西南交通大学;2007年
2 李跃光;量子蚁群算法的研究及应用[D];兰州理工大学;2008年
3 银大伟;乘务计划编制系统的研究与设计[D];西南交通大学;2008年
4 张苏波;客运专线乘务排班系统相关问题研究[D];西南交通大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 苏位峰,孙旭东,李发海;基于自抗扰控制器的异步电机矢量控制[J];清华大学学报(自然科学版);2004年10期
2 何新贵,梁久祯;利用目标函数梯度的遗传算法[J];软件学报;2001年07期
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7 韩京清,王伟;非线性跟踪─微分器[J];系统科学与数学;1994年02期
8 韩京清,袁露林;跟踪-微分器的离散形式[J];系统科学与数学;1999年03期
9 韩京清,张荣;二阶扩张状态观测器的误差分析[J];系统科学与数学;1999年04期
10 韩京清;最速反馈控制的不变性[J];系统科学与数学;2005年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 雷开友;粒子群算法及其应用研究[D];西南大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 杨淑媛;量子进化算法的研究及其应用[D];西安电子科技大学;2003年
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