基于ISCSO-BP-PID的SMB组分纯度模糊解耦控制方法研究

来源：电子测量技术杂志2024年第15期北京时间：

作者：李凌，陈玉环

单位：沈阳化工大学信息工程学院 沈阳 110142

摘要：针对模拟移动床色谱分离系统中存在的强耦合、多变量、非线性和时滞等问题，提出了一种基于改进沙猫群优化算法的BP神经网络自调整PID参数的模拟移动床组分纯度模糊解耦控制方法。该方法首先通过模糊解耦消除了A、B组分纯度控制回路之间的耦合，然后结合改进的沙猫群优化算法和BP神经网络，实现了PID参数的自适应调整，从而有效控制A、B组分的纯度。在改进的沙猫群优化算法中，引入了Cubic混沌映射来初始化沙猫种群，以提高种群分布的均匀性；在搜索猎物阶段加入了可变螺旋搜索策略，使沙猫群拥有更多的搜索路径来调整自身位置；同时，融合了麻雀搜索算法的警戒机制，以加速算法的收敛速度。通过对12个CEC2022测试函数进行验证，证明了改进沙猫群优化算法的有效性。仿真结果表明，所提方法不仅能够有效消除A、B组分纯度控制回路间的耦合效应，而且在各个实际应用场景中均展现出卓越的性能。与传统的PID控制方法相比，在流量突变情况下，调节时间分别缩短了75.40%和77.57%，超调量分别减少了91.84%和81.96%。该方法具备较强的抗干扰能力和良好的鲁棒性，显著改善了整个系统的控制性能。

关键词：模拟移动床;模糊解耦;沙猫群优化算法;Cubic混沌映射;可变螺旋搜索策略

基金资助：国家自然科学基金（60874057）、国家高技术研究发展计划项目（2008AA042902）资助