非线性关联复杂系统的仿生态模型和协调性优化问题研究

研究关于非线性关联复杂系统的仿生态模型和相关算法，以及协调性优化问题。该仿生态模型模拟了自然生态系统中各种群、各物种、各个体不断调控和进化，形成相互关系多样性，相互高度协调的机理，并参照了ANN模型。模型用关联网络描述子系统之间的任意非线性关联关系，用自适应控制描述子系统特性。用类似ANN的迭代法确定关联网络中各节点之间的权值后，容易求出子系统各时刻的状态变量和输出，求出系统的性能；比现有模型更为简便实用。利用该模型，研究以子系统之间的关联变量或协调度为自变量的系统性能优化问题；给定系统性能要求后的协调度优化问题。课题将证明该模型的正确性和适用性，用MATLAB仿真研究模型和算法的泛化问题，收敛问题和局部最优问题，初步分析仿生态控制系统的稳定性和收敛性。根据模型研制一个实际的控制系统并测试其性能。本课题成果可用于解决社会系统、工程系统和自然系统的诸多计算和优化问题，可用于研制新型硬件软件。

本项目组提出并深入研究了非线性关联复杂系统的仿生态模型。该模型模拟了自然生态系统中各种群、各物种、各个体不断调控和进化，形成相互关系多样性，相互协调的机理，用双向神经网络表述子系统之间的复杂非线性时变耦合函数。认为只调节各个子系统，不一定使系统最优，只有既调节各子系统又调节耦合关系，才可以使系统达到最优。根据仿生态模型建立了新型的不解耦控制算法。该算法中，两两控制通道之间设计了基于双向神经网络的耦合补偿器。该算法不需要辨识耦合函数，耦合补偿器不会出现超前环节，比现有的解耦控制算法适用面更广。各通道控制器和各耦合补偿器可同时调整，比现有控制算法更有利于系统优化。不同的自适应控制子系统和不同的神经网络可以组合成多种新的不解耦控制算法。项目组完成了多个自适应控制程序和辨识程序作为子程序。对该算法做了大量MATLAB仿真研究，仿真结果说明它可以适用于一些非线性时变耦合系统。还建立了时滞饱和系统的抗干扰Smith控制算法，提高了抗随机振荡干扰的能力。研制成功了一个六自由度的视觉伺服机械手，性能良好，可用于验证不解耦控制算法。研制成功了铀矿资源勘查智能供电控制装置，获中国发明专利。研制成功了微电脑液体真空灌注机及控制系统，获中国发明专利。研制了多个其它智能控制产品。本课题成果可用于解决一些复杂工程系统和其它复杂系统的控制和优化问题。