模糊免疫pi控制在bldcm中的應用
李星耀，馬瑞卿，高志杰
（西北工業大學自動化學院，西安710129）
摘要：由于bldcm在運行中受環境變化、元件老化等問題影響，傳統的pi控制難以取得滿意的效果。該文通過免疫系統與控制系統的類比，借鑒免疫u向應調節機理，提出了將模糊免疫pi控制器應用bldcm控制系統中。m atlab仿真結果表明，系統超調量小，速度響應快，對外界干擾得到了很好的抑制，具有較好的控制精度和較好的魯棒性，控制系統性能優于常規pi控制。
關鍵詞：模糊；免疫pi；bldcm；仿真
中圖分類號：tp273 +.4 文獻標志碼：a 文章編號：1001-6848(2010)06-0096-04
0引 言
傳統的無刷直流電機( bldcm)控制系統大多采用常規的pid控制策略。由于傳統的pid控制器容易受電機參數變化和負載擾動等不確定性因素的影響，而且對動態響應和抗干擾能力兩者不能很好地兼顧，為了克服這些不足，多種控制策略相繼被提出，如數字pid、模糊pid、自適應pid和神經網絡控制等等。
本文通過對免疫系統與無刷直流電機( bldcm)控制系統的類比，將模糊免疫pi控制器應用于無刷直流電機控制系統中，模糊免疫pi控制既繼承了傳統pi控制不依賴于對象模型、控制結構簡單、可靠性高、易于工程實現等優點，又克服了傳統pi控制器抗干擾能力較差，超調大，且對系統參數擾動的魯棒性不強等缺點。通過matlab/simulink進行仿真。結果表明，該控制方法與傳統pi相比，響應速度快，抗擾動能力和魯棒性強，系統的動、靜態性能都大大提高了。
1生物免疫系統調節機理
生物免疫系統可認為是一種在大量干擾和不確定性的環境中都具有很強魯棒性和自適應性的系統，能對侵入機體的菲己成分以及發生了突變的自身細胞進行精確識別、適度響應和有效排除；沒有免疫系統的保護，生物體不可避免地會受到感染進而導致死亡。生物免疫系統中各細胞的相互作用表現為：抗原侵入肌體后，經抗原呈遞細胞( apc)吸收、消化后，將信息呈遞給t細胞然后刺激b細胞，b細胞受到刺激便會產生抗體以消除抗原。當抗原較多時，肌體內的輔助細胞th也較多，而抑制細胞ts卻較少，從而產生較多的b細胞。隨著抗原數量的減少，體內抑制細胞ts則增加，抑制輔助細胞th的產生，b細胞也隨之減少，經過一段時間間隔后，免疫反饋的整個系統就趨于一種平衡。在免疫響應的各個階段t細胞是扮演了不同的角色，從免疫初期的輔助細胞th的大量產生盡快免疫抗原到免疫后期抑制細胞ts的快速產生以使得系統趨于穩定，所以t細胞的調節作用是值得借鑒的。th細胞和t。細胞的調節過程就可以分別視為免疫應答的正反饋調節和負反饋調節過程。
2模糊免疫pi控制器設計
2.1免疫控制器設計原理
將免疫系統與bldcm控制系統類比，免疫響應的主要功能是在保證免疫系統穩定的同時，快速響應入侵抗原。一方面抗原對生物體產生傷害，必須及時予以消除；另～方面抗體濃度太大，也會對生物體產生毒害，必須受到控制，免疫系統的總目標是使生物體受到的總傷害最小。而bldcm控制系統在動態調節過程中，要求系統在保證穩定性的前提下，具有較好的動態性能，即具有較小的超調和較快的響應速度，并能快速消除偏差，這與免疫系統的控制目的是一致的。免疫系統與bldcm控制系統的比較如表l所示。
根據免疫響虛過程中t細胞的作用，可得到第k代b細胞的濃度表達式：
定義第k代的抗原數量為ε(k)，受到外部刺激后輔助細胞th的數量為th(k)，則有：
式中，k1為th細胞的促進因子，假設抑制細胞對b細胞的影響為tε(k)則：
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