蟻群算法在電加熱爐溫度控制中的應用

　　1 蟻群算法

　　蟻群算法從 初的只是針對旅行商問題進行優化，發展到現在特有的優化算法，已經廣泛應用到人們生活、工作的領域中，該算法主要包括了指派問題、調度問題、系統識別，甚至在電力系統、控制參數優化等方面。而加熱爐作為發展了近多半世紀的鋼鐵行業中不可或缺的設備，其在發展過程中也在被研究員們以不同的控制方法對其進行優化實驗，為此尋找 佳的優化方式來提高加熱爐的生產效率。在通常的情況下，由于連接設備、人員的操作以及爐體自身材質等問題在加熱爐運轉過程中不可避免地會出現工序混亂的問題，從而導致加熱爐溫度控制環節中的測定參數顯示錯誤，這樣會給加熱爐整個生產過程帶去一定的影響，甚至使整個工作系統完全停止。因此，對于加熱爐溫度的控制進行優化一直是研究員追尋的 終目的。本文主要在蟻群算法基本理論知識的基礎上，通過該算法下對電加熱爐溫度控制器主要參數進行初步模擬嘗試，為控制環節提供更多的參數依據。

　　2 蟻群算法優化加熱爐溫度控制器參數分析

　　優化PID參數的步驟：

　　蟻群算法對PID控制器參數進行優化的基本步驟如下：

　?、倮肗-Z計算PID參數Kp0、Ti0、Td0和系統的性能指標σ0、tr0、ts0。

　?、谠O定螞蟻數量值m，用含有12個的一維數組Pathk存放第k只螞蟻所要經過的12個節點的縱坐標，其表示第k只螞蟻的爬行路徑。

　?、墼O時間計數器t=0，循環次數N=0，以及 大循環次數Nmax和初始時刻節點上的信息量(xi，yij，0)的值c(i=1～12，j=0～9)，令Δτ(xi，yij)=0，將全部螞蟻置于出發點O。

　?、苤米兞縤=1。

　?、萦嬎愠鏊形浵伣涍^的線段上的每一個節點的轉移概率，并對這些概率值進行篩選選擇出大概率值，同時將大概率值的縱坐標存入Pathk中其所對應的元素中。

　?、拗胕=i+1，使人工螞蟻依次向下一路徑線段前進，在保持每段線路大概率值的縱坐標，直到一個循環完成。

　?、嗔顃←t+15，Nc←Nc+1更新每個節點上的信息量，并將數組Pathk中的所有元素清零。

　　經蟻群算法優化過的參數 優路徑為Path={2，3，3，5，2，1，4，5，3，1，3，2}，同時優化過的控制系統經MATLAB仿真得到的仿真圖如圖2所示。

　　由仿真曲線可發現，經蟻群算法優化傳統PID控制器的加熱爐溫度控制過程中的上升時間、超調量和調整時間等參量都獲得了極大的改進，以此提高了系統自身的適應性。同時，也使得爐溫系統的控制精密度準確性提高，抗外界干擾的能力加強，有效避免控制環節的不穩定性。