Vol.28 No.2 付冬梅等：具有记忆与积分能力的双因子免疫控制器及其特性的仿真研究 ·193· 疫控制器，取PD参数为：K。=0.2,K:=0.2,K。4.2双因子免疫控制器的纯滞后稳定能力与参 =1(经优化得到，但其物理实现已相当困难).仿 数的选择 真结果如图4所示. 当被控对象的参数发生变化时就需要调节双 1.5 因子免疫控制器的参数，以达到必要的控制目的 研究参数选择的规律，对控制系统的设计与综合 、1.0 是很重要的.限于篇幅这里仅研究当被控对象的 0.5 PD控制器 纯滞后参数x发生变化时，该双因子免疫控制器 人丁免疫控制器 参数的选择规律. 50 100150200250300 首先，纯滞后参数依次为x=4,6,8,10,12, 时间s 双因子免疫控制器参数中P0=0.1,x=0.06,而 图4双因子免疫控制器与PD记忆特性的比较 杀伤因子依次为4=0.54,0.7,0.85,1,1.2.系 Flg.4 Output curves of a two-cell immune control system com- 统的输出仿真曲线如图5(a)所示 pared with PID 其次，纯滞后参数仍依次为x=4,6,8,10, 由图示的仿真曲线可见，PD控制器的控制 12,而双因子免疫控制器参数中取P0=0.1,μ= 作用在前后两次阶跃响应中其动态品质并无变 1,但是其增益系数依次为k=0.12,0.09,0.07, 化.而在双因子免疫控制器的控制中，第二次的 0.06,0.048.系统的输出仿真曲线如图5(b) 响应特性明显优于第一次的响应特性.这种优越 所示 主要是由于双因子免疫控制器经过第一次控制学 比较图5(a),(b)两图可见，固定双因子免疫 习以后，在执行第二次阶跃控制响相应时免疫控 控制器参数中以，k的一个参数，只调整另一个参 制器的内部运行机制已经适应了这种控制需求. 数可以达到基本同样的控制效果.这样尽管双因 另外，从仿真结果可见该双因子免疫控制器对恒 子免疫控制器有三个可调参数，但实际上只需要 定输入具有无差跟踪能力 调整两个参数就可以达到控制目的，这在一定程 1.4r 1.4r 1.2 (a) 1.2 (b) 1.0 1.0 08 0.8 0.6 0.6 0.4 箭头方向表示系统纯滞后增加的方向 0.4 箭头方向表示系统纯滞后增加的方向 0.2 0.2 00 50100150200250 300 50 100150200250 300 时间s 时间s 图5免疫控制器参数仿真，()增益系数不变，调整4的仿真曲线；(b)杀伤率不变，调整x的仿真曲线 Fig.5 Simulation of immune controller parameters:(a)emulational curve gained by varyingand unvarying proportion:(b)emulational curve gained by varying x and unvarying kill rate 度上减少了控制器参数整定时的复杂性.当被控 对同样输入的后续响应的影响较小.这一点进一 对象的其他参数变化时该结果仍然成立.显而易 步印证了该双因子免疫控制器具有记忆的特性. 见，由图5仿真曲线可知本文提出的双因子免疫 (4)本文的仿真研究结果对于（纯滞后）飞升 控制器具有好的抗纯滞后的特点， 特性对象同样适用.若被控对象是一个无自衡的 模型，那么首先通过内反馈使被控对象自衡，然后 5结论 仍可采用本文的双因子免疫控制器 (1)改进了文献[6]中提出的双因子免疫反馈 (5)该双因子免疫控制器是一个具有结构简 模型. 单、易于实现、可调参数少、参数易于调节、具有记 (2)提出的双因子免疫控制器模型简单，具有 忆特性等良好品质的非线性控制器， 好的抗纯滞后的特点和恒值跟踪能力， 参考文献 (3)仿真研究发现，双因子免疫控制器参数 [1】漆安慎，杜婵英.免疫系统的非线性模型.上海：上海科学 P。的选择对系统的控制品质有较大影响，但其影 技术出版社，1998 响主要表现在系统对第一次输入信号的响应中， [2]Takahashi K,Yamada T.Application of an immune feedback。 付冬梅等 具有记忆与积分能力的双因子免疫控制器及其特性的仿真研究 疫控制器 ， 取 参数为 。 ， ， 经优化得到 ， 但其物理 实现 已相 当困难 仿 真结果如图 所示 崛黔了一 时间 图 双因子免疫控制器与 记忆特性的比较 口口 ， · 由图示 的仿 真 曲线可见 ， 控制器 的控制 作用在前 后 两 次 阶跃 响 应 中其 动态 品 质并 无 变 化 而 在双 因子 免疫控制器 的控制 中 ， 第二 次 的 响应特性 明显优于 第一次 的响应特性 这种优越 主要是 由于双 因子 免疫控制器经过第一次控制学 习以后 ， 在执行第二 次 阶跃控制 响相 应 时免疫控 制器的内部运行机制 已经适 应 了这种控制需求 另外 ， 从仿真结果 可 见该双 因子 免疫控 制器对 恒 定输入具有无差跟踪 能力 双因子免疫控制 器的纯 滞后稳定能 力与参 数的选择 当被控对象 的参数发生变化时就需要调节双 因子免疫控制器 的参数 ， 以达到 必要 的控制 目的 研究参数选择 的规律 ， 对 控制 系 统 的设 计 与综合 是很重要 的 限于篇幅这里仅研 究当被控 对象的 纯滞后参数 发 生变化 时 ， 该双 因子 免 疫 控制器 参数的选择规律 首先 ， 纯 滞后 参 数依次 为 ， ， ， ， ， 双 因子 免 疫控制器参数 中 尸。 ， ‘ ， 而 杀伤因子 依 次 为 产 ， ， ， ， 系 统 的输出仿真 曲线如图 所示 其次 ， 纯 滞后 参 数 仍 依 次 为 ， ， ， ， ， 而双 因子免疫控制器参数 中取 。 ， 产 二 ， 但是其增 益 系数 依 次 为 ， ， ， ， 系 统 的 输 出 仿 真 曲 线 如 图 所示 比较 图 ， 两 图可 见 ， 固定双 因子 免疫 控制器参数 中 产 ， 的一个 参数 ， 只调 整 另一个 参 数可以达到 基本 同样 的控制效果 这样 尽管双 因 子免疫控制器 有 三个 可调 参数 ， 但 实际 上 只需 要 调整两个参数就 可 以达 到 控制 目的 ， 这 在一 定程 八 ，﹄ 气 断 砚澳 田潺气 沂洛衬淤 不卜 藩 井 泊辉祝 叭 一 时间 图 免疫控制器参数仿真 增益系数不变 ， 调整 的仿真曲线 川 杀伤率不变 ， 调整 的仿真曲线 成 咖 耐 毗 娜 产 胡 口 卯 】 耐 ， 口 叱 ‘ 口加 度上减少 了控制器参数整定 时的复杂性 当被控 对象 的其他参数变化时该结果 仍然成立 显 而 易 见 ， 由图 仿真 曲线可 知本 文提 出 的双 因子 免 疫 控制器具有好的抗纯 滞后 的特点 考 文 献 漆安慎 ， 杜蝉英 ， 免疫系统的非线性模型 技术出版社 ， ， 上 海 上 海 科学 、 参 ，二 结论 改进 了文献 〔 中提 出的双 因子免疫反馈 模型 提 出的双 因子免疫控制器模型 简单 ， 具有 好 的抗纯滞后 的特点和恒值跟踪能力 仿 真研 究 发 现 ， 双 因 子 免 疫 控 制 器参 数 。 的选择对 系统的控制品质有较大影 响 ， 但其影 响主要表现在 系统对 第一 次输 入 信号 的 响应 中 ， 对 同样输入 的后续响应 的影 响较 小 这 一 点进 一 步 印证了该双 因子免疫控制器具有记忆 的特性 本文 的仿真研 究结果 对 于 纯 滞后 飞 升 特性对象 同样适用 若被控对象是一个 无 自衡 的 模型 ， 那 么首先通过 内反馈使被控对象 自衡 ， 然后 仍可采用本文的双 因子免疫控制器 该双 因子 免 疫控制 器 是 一个 具有 结构简 单 、 易于 实现 、 可调参数少 、 参数易于调节 、 具有记 忆特性等 良好 品质的非线性控制器