(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210665714.9 (22)申请日 2022.06.13 (71)申请人 南通大学 地址 226019 江苏省南 通市崇川区啬园路9 号 (72)发明人 李俊红　芮佳丽　储杰　陆国平　 蒋一哲　程赟　宋伟成　褚云琨　 (74)专利代理 机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 专利代理师 张俊俊 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06N 3/12(2006.01) (54)发明名称 一种基于樽海鞘算法的单集气管压力控制 模型辨识方法 (57)摘要 本发明提供了一种基于樽海鞘算法的单集 气管压力控制模 型辨识方法， 属于集气管压力控 制系统辨识技术领域。 在模型上， 解决了常用的 整数阶模型不够精确， 导致辨识精度不够高的技 术问题； 在辨识方法上， 解决了梯度迭代法收敛 速度较慢， 会使辨识结果陷入局部最优， 选择迭 代步长时需要考虑辨识结果发散的技术问题。 其 技术方案为： 包括以下步骤： 步骤1)构建单集气 管阀位和压力的分数阶CARMA模型； 步骤2)构建 樽海鞘算法的辨识流程。 本发明的有益效果为： 本发明的樽海鞘算法的单集气管压力控制模型 辨识方法进行的参数辨识结果中， 可以看出， 该 方法的辨识精度高， 输出的参数估计误差小； 同 时， 也说明本辨识方法对于单集气管压力控制模 型具有较好的适用性。 权利要求书3页 说明书7页 附图2页 CN 115062467 A 2022.09.16 CN 115062467 A 1.一种基于樽海鞘算法的单集气管压力控制模型辨识方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： 步骤1)构建单集气管阀位和压力的分数阶CARMA模型， 根据所构建的系统模型获取单 集气管压力控制模型； 步骤2)构建樽 海鞘算法的辨识流 程。 2.根据权利要求1所述的基于樽海鞘算法的单集气管压力控制模型辨识方法， 其特征 在于， 所述 步骤1)的建模步骤如下： 步骤1‑1)构建单集气管阀位和压力的分数阶CARMA模型： 如式(1)， 给出分数阶CARMA系 统的一般形式， A(z)y(t)＝B(z)u(t)+D(z)v(t)                      (1) 其中， u(t)为系统的输入， y(t)为系统的输出， v(t)为白噪声， A(z)， B(z)和D(z)是关于 后移算子z‑1的多项式， α为分数阶阶次， ai(i＝1,2, …,na)， bj(j＝1,2, …,nb)和dk(k＝1, 2,…,nd)为要用输入数据和输出 数据进行辨识的参数。 步骤1‑2)根据式(2)至(10)得到输出y(t)与输入u(t)， 误差v(t)之间的关系， 其中， 根 据 ‑Letnikov(G‑L)定义得到： 其中， t＝kh时， h为采样时间设为1， k为计算导数近似值的样本数； 式(2)中 为牛顿 二项式： Γ为欧拉函数： 式(1)写为： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115062467 A 2其中， 为信息向量， θ 为 参数向量。 3.根据权利要求1所述的基于樽海鞘算法的单集气管压力控制模型辨识方法， 其特征 在于， 所述 步骤2)构建樽 海鞘算法的辨识流 程的步骤如下： 步骤2‑1)初始化， 根据公式(1 1)初始化樽 海鞘种群的位置X， XN×D＝rand(N,D) ×(Ub‑Lb)+Lb                 (11) 其中， N为樽海鞘种群的数量， D为维度即待辨识参数个数， Ub＝[ub1,ub2,…,ubD]为各 个维度的搜索上界， Lb＝[lb1,lb2,…,lbD]为各个维度的搜索下界； 初始化可移动食物源的 位置F＝[F1,F2,…,FD]， 即樽海鞘种群的移动目标； 步骤2‑2)获取集气管阀位作为系统输入数据， 集气管压力为系统输出 数据， 记录数据； 步骤2‑3)计算每一只樽海鞘在各维度位置的适应度值， 对各只樽海鞘 位置的适应度值 进行排序， 适应度值 最好的樽海鞘的位置即为 最新的可移动食物源的位置F； 步骤2‑4)樽海鞘种群分为领导者和跟随者， 领导者为种群中第1至 个樽海鞘， 跟随者 则为种群中其 余的樽海鞘； 按照公式(12)更新领导 者： 其中， 为第i个领导者在j维度中的位置， Fj为食物在j维度中的位置， ubj和lbj分别为 j维度中的搜索上界和下界， 控制参数c2和c3是[0,1]中的随机数， 另一个控制参数c1计算如 公式(13)所示： l为当前迭代次数， L 为最大迭代次数， 按照公式(14)更新跟随者： 其中， 为第i个跟随者在j维度中的位置； 步骤2‑5)根据各维度搜索上界和下界修 正每只樽 海鞘的位置； 步骤2‑6)判断是否达到最大迭代次数， 若没有达到， 程序跳转到步骤2 ‑3)， 若达到， 进权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115062467 A 3