书
书
书
第
50
卷
第
1
期
2015
年
2
月
西
南
交
通
大
学
学
报
JOURNAL OF SOUTHWEST JIAOTONG UNIVERSITY
Vol. 50 No. 1
Feb. 2015
收
稿
日
期
:
20140427
基
金
项
目
:四
川
省
科
技
支
撑
计
划
资
助
项
目
(
2012GZ0103
);教
育
部
新
世
纪
优
秀
人
才
支
持
计
划
资
助
项
目
(
NCET110712
)
作
者
简
介
:宋
荣
荣
(
1979 -
),女
,副
教
授
,博
士
研
究
生
,研
究
方
向
为
泛
函
分
析
和
智
能
控
制
,电
话
:
18080043932
,
Email
:
smissmwh@ 163. com
引
文
格
式
:宋
荣
荣
,陈
滋
利
.
基
于
PSO
算
法
的
磁
浮
系
统
PID
控
制
器
优
化
与
评
价
[
J
]
.
西
南
交
通
大
学
学
报
,
2015
,
50
(
1
):
3643.
文
章
编
号
:
02582724
(
2015
)
01003608 DOI
:
10. 3969 / j. issn. 02582724. 2015. 01. 006
基
于
PSO
算
法
的
磁
浮
系
统
PID
控
制
器
优
化
与
评
价
宋
荣
荣
1
,
2
,
陈
滋
利
3
(
1.
西
南
交
通
大
学
电
气工程学院
,四川成都
610031
;
2.
西南民族大学计算机科学与技术学院
,四川成都
610041
;
3.
西
南
交
通
大
学
数
学
学
院
,四
川成
都
610031
)
摘
要
:为
了
改
善
磁
浮
系
统
的
非
线
性
和
不
稳
定
性
特
点
,利
用
微
分
几
何
方
法
将
两
个
不
同
结
构
的
非
线
性
子
系
统
转
化
为
两
个
相
同
结
构
的
线
性
子
系
统
,设
计
了
基
于
标
准
粒
子
群
算
法
的
比
例
积
分
微
分
控
制
器
.
从
固
定
惯
性
权
重
、线
性
递
减
惯
性
权
重
和
线
性
微
分
递
减
惯
性
权
重
中
,选
出
适
合
电
磁
铁
1
和
电
磁
铁
2
的
固
定
惯
性
权
重
,得
到
电
磁
铁
1
控
制
器
的
固
定
惯
性
权
重
参
数
C
为
0. 5
,电
磁
铁
2
控
制
器
的
固
定
惯
性
权
重
参
数
C
为
0. 49
,并
且
通
过
建
立
模
糊
综
合
评
价
模
型
得
出
优
化
后
的
电
磁
铁
1
和
电
磁
铁
2
的
控
制
器
抗
干
扰
的
能
力
是
“好
”,且
“好
”的
隶
属
度
皆
为
0. 561 9.
实
验
结
果
表
明
,优
化
后
的
磁
浮
系
统
具
有
较
好
的
鲁
棒
性
.
关
键
词
:磁
浮
系
统
;微
分
几
何
;比
例
积
分
微
分
控
制
器
;粒
子
群
优
化
算
法
;模
糊
综
合
评
价
中
图
分
类
号
:
TP273
文
献
标
志
码
:
A
Optimization and Design of Maglev System PID Controller Based on
Particle Swarm Optimization Algorithm
SONG Rongrong1
,
2
,
CHEN Zili3
(
1. School of Electrical Engineering
,
Southwest Jiaotong University
,
Chengdu 610031
,
China
;
2. School of Computer
Science and Technology
,
Southwest University for Nationality
,
Chengdu 610041
,
China
;
3. School of Mathematics
,
Southwest Jiaotong University
,
Chengdu 610031
,
China
)
Abstract
:
In order to improve the nonlinear and unstable characteristics of maglev systems
,
two
nonlinear subsystems with different structures were transformed into linear ones with the same structure
by differential geometry method
,
and then a PID controller that is based on the standard particle swarm
optimization
(
PSO
)
was built. For the PSO algorithm
,
the fixed inertia weight
(
FIW
),
linear descend
inertia weight
(
LIW
),
and linear differential descend inertia weight
(
LDW
)
were comparatively
studied through simulation
;
among them the FIW was found more suitable and hence selected for
electromagnet 1 and electromagnet 2. After optimization of controller parameters
,
the value of the FIW
parameter C for electromagnets 1 and 2 was set to 0. 5 and 0. 49
,
respectively. In addition
,
a fuzzy
comprehensive evaluation model was built to evaluate the antiinterference performance of the
electromagnets 1 and 2
,
revealing that the two electromagnets both have a good antiinterference
ability
,
and the membership degree of
“
good
”
is 0. 561 9. Experimental results show that the
optimized maglev system has a fairly good robustness.
Key words
:
maglev system
;
differential geometry
;
proportionalintegraldifferential controller
;
particle swarm optimization algorithm
;
fuzzy comprehensive evaluation
磁
浮
列
车
具
有
其
它
地
面
车
辆
不
具
有
的
优
良
性 能
,运
行
速
度
已
超
过
500 km / h
,显
示
了
诱
人
的
应
用
第
1
期
宋
荣
荣
,等
:基
于
PSO
算
法
的
磁
浮
系
统
PID
控
制
器
优
化
与
评
价
前
景
[
1
]
.
悬
浮
控
制
是
磁
浮
列
车
的
核
心
技
术
,其
他
子
系
统
必
须
在
稳
定
悬
浮
的
基
础
上
设
计
.
磁
浮
系
统
具
有
复
杂
性
和
不
确
定
性
,悬
浮
控
制
也
是
磁
浮
系
统
的
技
术
难
点
.
因
此
,研
究
磁
浮
控
制
器
具
有
重
要
意
义
[
23
]
.
PID
(
proportionalintegraldifferential
)控
制
是
迄
今
为
止
最
通
用
的
控
制
方
法
[
4
]
. PID
的
控
制
效
果
取
决
于
控
制
器
的
3
个
参
数
:比
例
系
数
KP
、积
分
系
数
KI
和
微
分
系
数
KD.
为
了
更
好
地
应
用
PID
控
制
,国
内
外
学
者
进
行
了
大
量
关
于
磁
浮
系
统
的
PID
控
制
参
数
整
定
方
法
和
技
术
的
研
究
[
510
]
.
文
献
[
9
]提
出
了
结
合
神
经
控
制
和
传
统
PID
控
制
的
混
合
控
制
策
略
,该
策
略
有
很
好
的
在
线
学
习
能
力
,自
适
应
神
经
元
通
过
自
学
习
和
相
关
搜
索
方
法
调
节
PID
控
制
器
的
参
数
,但
是
,若
控
制
器
的
神
经
元
比
例
系
数
选
取
过
大
,则
可
能
造
成
系
统
失
稳
,而文中并没有进行参数优化选取
[
9
]
.
文
献
[
10
]为
减小磁浮列车气隙控制中非线性的影
响
,将
粒
子
群
优
化
算
法
用
于
磁
浮
列
车
控
制
器
参
数
优
化
,并
在
线
性
递
减
权
重
粒
子
群
算
法
的
基
础
上
,提
出
了
一
种
改
进
粒
子
群
优
化
算
法
,该
算
法
采
用
了
邻
域
结
构
、停
滞
检
测
以
及
对
全
局
最
佳
粒
子
的
微
扰
,以
改
善
算
法
的
优
化
速
度
和
收
敛
性
,但
该
算
法
的
适
应
值
函
数
选
择
的
是
绝
对
误
差
与
时
间
积
分
指
标
作
为
最
优
准
则
,
无
法
全
面
反
映
磁
浮
系
统
的
暂
态
响
应
[
10
]
.
在
悬
浮
控
制
中
,常
用
的
方
法
是
将
磁
浮
系
统
的
非
线
性
模
型
在
工
作
点
的
邻
域
内
进
行
一
阶
泰
勒
展
开
,忽
略
高
阶
无
穷
小
项
,得
到
磁
浮
系
统
的
线
性
近
似
模
型
,
再
采
用
PID
控
制
理
论
进
行
控
制
器
设
计
.
然
而
,基
于
泰
勒
展
开
的
一
阶
线
性
近
似
模
型
的
适
用
范
围
是
有
限
的
,在
工
作
点
附
近
具
有
良
好
的
控
制
性
能
,当
远
离
该
工
作
点
时
,控
制
性
能
会
变
差
,甚
至
出
现
不
稳
定
现
象
.
为
了
提
高
磁
浮
系
统
的
悬
浮
性
能
,本
文
将
微
分
几
何
方
法
、比
例
积
分
微
分
控
制
方
法
和
粒
子
群
算
法
应
用
于控制器设计
.
优化了基于标准
PSO
(
particle
swarm optimization
)算法的
PID
控制器
,通过阶跃
响
应
的
控
制
性
能
指
标
,选
出
较
合
适
的
惯
性
权
重
方
法
并
进
行
参
数
优
化
;同
时
,利
用
基
于
层
次
分
析
法
的
模
糊
综
合
评
价
方
法
,对
优
化
后
的
磁
浮
控
制
器
和
未
优
化
的
控
制
器
进
行
评
价
和
比
较
.
1
磁
浮
系
统
的
数
学
模
型
1. 1
磁
浮
系
统
的
数
学
模
型
模
型
的
受力分析如图
1
所示
,取向上为正方
向
,电
磁
铁
1
、
2
的
运
动
方
程
分
别
为
m¨c1 = F11 - F21- mg - f12- k1c1
,
(
1
)
m¨c2 = F22- F12 - mg + f12 - k1c2
,
(
2
)
式
中
:
m
为
电
磁
铁
的
质
量
;
c1
、
c2
为
线
圈
1
、
2
分
别
到
电
磁
铁
1
、
2
的
间
隙
;
F11
、
F21
分
别
为
线
圈
1
、
2
对
电
磁
铁
1
的
电
磁
力
;
F12
、
F22
分
别
为
线
圈
1
、
2
对
电
磁
铁
2
的
电
磁
力
;
g
为
重
力
加
速
度
;
f12
为
电
磁
铁
1
、
2
之
间
的
作
用
力
;
k1
为
摩
擦
因
数
.
图
1
磁
浮
系
统
受
力
分
析
Fig. 1 Force analysis of maglev system
电
磁
力
的
计
算
公
式
[
11
]
为
F11= u1/
[
a
(
c1 + b
)
4
],
(
3
)
F21= u2/
[
a
(
l + c2 + b
)
4
],
(
4
)
F22= u2/
[
a
(
- c2 + b
)
4
],
(
5
)
F12= u1/
[
a
(
l + c2 + b
)
4
],
(
6
)
式
中
:
a
和
b
为
辨
识
参
数
;
u1
、
u2
分
别
为
线
圈
1
、线
圈
2
的
电
压
;
l
是
线
圈
1
到
线
圈
2
的
距
离
.
电
磁
铁
1
、
2
之
间
的
作
用
力
f12
的
计
算
公
式
[
11
]
为
f12 = c /
(
c12+ d
)
4
,
(
7
)
c12= l + c2 - c1
,
(
8
)
式
中
:
c
和
d
为
辨
识
参
数
;
c12
为
电
磁
铁
1
和
电
磁
铁
2
之
间
的
距
离
.
1. 2
磁
浮
系
统
的
反
馈
线
性
化
模
型
忽
略
驱
动
力
F12
、
F21
和
作
用
力
f12
,选
状
态
变
量
x1 = c1
,
x2 = c1
,
x3 = c2
,
x4 = c2
,
则
状态空间为(
F
(
x
)、
G
(
x
)、
H
(
x
)参见文
献
[
11
]
.
)
x
= F
(
x
)
x + G
(
x
)
u
,
y = H
(
x
)
x.
(
9
)
考
虑
系
统
(式
(
9
))中
的
第
1
个
输
出
y1
对
时
间
的
导
数
.
根
据
李
导
数
计
算
得
到
[
12
]
y1 = Lfhj
(
x
)
+
∑
2
i = 1
(
Lgihj
(
x
))
ui = x2
, (
10
)
式
中
:
Lgihj
(
x
)
≡0.
7
3
西
南
交
通
大
学
学
报
第
50
卷
设
r1
是
c1
依赖系统输入的最小整数
,则
r1 = 2.
同
理
,
r2 = 2
也
是
c2
依
赖
系
统
输
入
的
最
小
整
数
.
由
文
献
[
12
]知
,系
统
(式
(
9
))的
相
对
阶
向
量
是
(
r1
,
r2
),且
r1 + r2 = 4.
因
此
,由
状
态
精
确
线
性
化
定
理
知
[
12
]
,系
统
(式
(
9
))可
以
实
现
状
态
精
确
线
性
化
.
令
状
态
反
馈
K
(
x
)
= A- 1
(
x
)[
- B
(
x
)
+ V
],其
中
V
为
输
入
变
量
,
A- 1
(
x
)
= ma
(
x1 + b
)
4
0
0 ma
(
- x3 + b
)
[
4
]
,
B
(
x
)
= - g - c2x2
- g - c2x
[
4]
.
系
统
(式
(
9
))经
状
态
精
确
线
性
化
后
,状
态
空
间
为
x
=
0 1 0 0
0 0 0 0
0 0 0 1
0 0 0 0
x1
x2
x3
x
4
+
0 0
1 0
0 0
0 1
V1
V
[ ]
2
,
y = H
(
x
)
x.
(
11
)
1. 3
线
性
系
统
稳
定
性
分
析
将
线
性
系
统
反
馈
线
性
化
后
,传
递
函
数
为
G1 = G2 = 1 / s
2
,
(
12
)
式
中
:
s
为
复
数
变
量
[
12
]
.
用
step
函
数
求
系
统
的
阶
跃
响
应
[
13
]
,由
图
2
知
,
系
统
是
发
散
的
.
要
系
统
稳
定
,需
合
理
设
计
控
制
器
.
图
2
线
性
系
统
的
单
位
阶
跃
响
应
Fig. 2 Unit step response of linear system
2
基
于标准粒子群算法的
PID
控制
器
设
计
粒
子
群
算
法(
particle swarm optimization
,
PSO
算
法
)是
群
体
智
能
领
域
的
群
体
优
化
算
法
之
一
,通
过
初
始
群
体
在
搜
索
空
间
中
完
成
个
体
与
个
体
之
间
的
竞
争
与
协
作
,行
并
行
搜
索
得
到
最
优
结
果
.
假
设
种
群
中
的
粒
子
数
为
M
,每
个
粒
子
位
置
矢
量
的
维
数
为
3.
标
准
PSO
算
法
整
定
的
PID
控
制
步
骤
[
14
]
如
下
.
步
骤
1
初
始
化
粒
子
群
.
设
定
搜
索
空
间
的
下
界
L
和
上
界
U
、最
大
迭
代
次
数
kmax
、粒
子
群
的
速
度
范
围
[
vmin
,
vmax
],初
始
化
粒
子
群
每
个
粒
子
的
位
移
pi
和
速
度
vi
,找
出
最
优
粒
子
,并
记
录
该
粒
子
的
序
号
gmax
及
相
应
的
最
优
位
置
pmax.
步
骤
2
计
算
每
个
粒
子
的
适
应
值
,记
录
最
好
粒
子
.
设
粒
子
第
k
次
迭
代
的
速
度
和
位
置
分
别
为
vi
(
k
)
=
(
vi1
(
k
),
vi2
(
k
),
vi3
(
k
))
T
,
(
13
)
pi
(
k
)
=
(
pi1
(
k
),
pi2
(
k
),
pi3
(
k
))
T
.
(
14
)
选
择
适
应
度
函
数
为
J =
∫
∞
0
(
z1 e
(
k
)
+ z2u
2
(
k
)
+
z4 Δe
(
k
) )
dk + z3ku
,
(
15
)
式
中
:
k
为
当
前
迭
代
次
数
;
e
(
k
)为
磁
浮
系
统
的
输
入
与
输
出
的
偏
差
:
u
(
k
)为
磁
浮
系
统
的
输
入
;
ku
为
磁
浮
系
统
的
上
升
时
间
;
z1 ~ z4
的
取
值
参
考
文
献
[
14
],
z1 = 0. 999
,
z2 = 0. 001
,
z3 = 2
,
z4 = 100.
如
果
新
粒
子
的
适
应
值
比
旧
粒
子
的
适
应
值
好
,则
用
新
粒
子
替
换
旧
粒
子
;如
果
新
粒
子
群
的
最
优
粒
子
比
旧
粒
子
群
的
最
优
粒
子
好
,则
用
新
粒
子
群
的
最
优
粒
子
替
换
旧
粒
子
群
的
最
优
粒
子
.
步
骤
3
更
新
粒
子
的
状
态
.
粒
子
第
k + 1
次
迭
代
的
速
度
和
位
置
分
别
为
vi
(
k + 1
)
= w
(
k
)
vi
(
k
)
+ S1φ1
(
pibest
(
k
)
- xi
(
k
))
+
S2φ2
(
pbest
(
k
)
- xi
(
k
)),
(
16
)
xid
(
k + 1
)
= xid
(
k
)
+ vid
(
k
),
1≤i≤M
,(
17
)
式
中
:
S1
和
S2
为
学
习
因
子
;
φ1
和
φ2
为
均
匀
分
布
在
(
0
,
1
)区
间
的
随
机
数
;
w
(
k
)为
惯
性
权
重
.
如
果
vi > vmax
,则
将
vi
设
置
为
vmax
;
如
果
vi < vmin
,则
将
vi
设
置
为
vmin.
这
里
选
用
如
下
3
种
不
同
方
式
的
惯
性
权
重
:
(
1
) 固定惯性权重(
fixed inertia weight
,
FIW
)
[
14
]
:
w
(
k
)
= C = 0. 68.
(
18
)
(
2
)线
性
递
减
惯
性
权
重
(
linear descend inertia
weight
,
LIW
)
[
14
]
:
w
(
k
)
= wstart -
[(
wstart- wend
)
/ kmax
]
k
, (
19
)
式
中
:
wstart
为
LIW
的
初
始
值
;
wend
为
LIW
的
终
止
值
.
(
3
) 线性微分递减惯性权重(
linear
differential descend inertia weight
,
LDW
)
[
14
]
:
w
(
k
)
= wstart -
[(
wstart- wend
)
/ k
2
max
]
k
2
.
(
20
)
步
骤
4
检
验
是
否
符
合
结
束
条
件
.
如
果
当
前
的
8
3
第
1
期
宋
荣
荣
,等
:基
于
PSO
算
法
的
磁
浮
系
统
PID
控
制
器
优
化
与
评
价
迭
代
次
数
k
达
到
了
预
先
设
定
的
最
大
迭
代
次
数
kmax
,
则
停
止
迭
代
,输
出
最
优
解
;否
则
,转
到
步
骤
2.
3
惯
性
权
重
分
析
标
准
PSO
算
法
的
主
要
参
数
是
惯
性
权
重
.
当
惯
性
权
重
较
大
时
,有
利
于
全
局
搜
索
,收
敛
速
度
快
,但
不
易
得
到
精
确
解
;当
惯
性
权
重
较
小
时
,有
利
于
局
部
搜
索
,得
到
精
确
解
,但
收
敛
速
度
慢
,因
此
,调
整
惯
性
权
重
的
值
可
以
实
现
全
局
搜
索
和
局
部
搜
索
之
间
的
平
衡
.
控
制
性
能
和
系
统
响
应
的
分
析
结
果
见
表
1
和
图
3.
表
1
控
制
性
能
Tab. 1 Control performances
电
磁
铁
1
权
重稳
态
值
/ mm
超
调
量
/ %
上
升
时
间
/ s
调
整
时
间
/ s
电
磁
铁
2
权
重稳
态
值
/ mm
超
调
量
/ %
上
升
时
间
/ s
调
整
时
间
/ s
FIW 5 87. 85 0. 638 9. 622 FIW 5 22. 60 2. 841 18. 915
LIW 5 90. 30 0. 637 9. 765 LIW 5 12. 01 3. 576 34. 100
LDW 5 90. 83 0. 637 13. 606 LDW 5 11. 11 3. 261 33. 494
(
a
)
FIW
(
b
)
LIW
(
c
)
LDW
图
3
线
性
系
统
的
阶
跃
响
应
Fig. 3 Step response of linear system
9
3
西
南
交
通
大
学
学
报
第
50
卷
采
样
时
刻
t = 0. 001 s
,
PSO
算
法
参
数
:粒
子
数
为
30
,惯
性
权
重
的
初
始
值
为
0. 9
,惯
性
权
重
的
终
止
值
为
0. 4
,最
大
迭
代
次
数
为
100
,
S1 = S2 = 2
,
z1 = 0. 999
,
z2 = 0. 001
,
z3 = 2
,
z4 = 100
[
14
]
.
由
表
1
和
图
3
知
,针
对
电
磁
铁
1
,
FIW
的
超
调
量
最
少
,上
升
时
间
和
调
整
时
间
最
短
,惯
性
权
重
FIW
比
其
他
两
种
惯
性
权
重
更
适
合
;针
对
电
磁
铁
2
,
FIW
的
上
升
时
间
和
调
整
时
间
最
短
,
LDW
的
超
调
量
最
少
,
惯
性
权
重
FIW
和
LDW
都较适合
,选择惯性权重
FIW.
FIW
的
参
数
只
有
权
重
参
数
C
,观
察
C
的
大
小
对
控
制
器
性
能
的
影
响
(表
2
)
.
由
表
2
知
,针
对
电
磁
铁
1
,当
取
C = 0. 50
时
,超
调
量
和
调
整
时
间
较
少
,因
此
,
C
取
0. 50
比
较
合
适
;
针
对
电
磁
铁
2
,当
取
C = 0. 49
时
,超
调
量
和
调
整
时
间
也
较
少
,因
此
,
C
取
0. 49
比
较
合
适
.
表
2
不
同
C
的
控
制
性
能
指
标
Tab. 2 Control performance of different C
电
磁
铁
1
C
稳
态
值
/ mm
超
调
量
/ %
上
升
时
间
/ s
调
整
时
间
/ s
电
磁
铁
2
C
稳
态
值
/ mm
超
调
量
/ %
上
升
时
间
/ s
调
整
时
间
/ s
0. 40 5 86. 46 0. 637 8. 620 0. 40 - 20 35. 75 1. 518 13. 383
0. 45 5 87. 08 0. 637 8. 787 0. 45 - 20 32. 80 1. 592 10. 392
0. 50 5 83. 73 0. 637 9. 463 0. 49 - 20 1. 98 4. 212 7. 043
0. 60 5 88. 78 0. 637 9. 207 0. 50 - 20 11. 02 3. 260 33. 635
0. 70 5 92. 01 0. 637 13. 732 0. 60 - 20 15. 95 3. 375 27. 258
0. 70 - 20 35. 91 1. 498 12. 943
使
用
自
适
应
遗
传
算
法
PID
控
制
器
做
对
比
.
取
采
样
时
刻
t = 0. 001 s
,自
适
应
遗
传
算
法
PID
控
制
器
参
数
为
:种
群
个
数
30
,交
叉
概
率
0. 900
,变
异
概
率
0. 033.
用
表
3
中
两
种
优
化
方
法
得
到
的
PID
参
数
进
行
仿
真
和
实
验
.
从
表
4
中
可
以
看
出
,与
遗
传
算
法
相
比
较
,优
化
后
的
PSO
算
法
对
应
的
PID
控
制
器
效
果
最
好
,比
遗
传
算
法
的
输
出
超
调
各
减
少
了
24%
和
64%
,上
升
时
间
和
调
整
时
间
等
性
能
指
标
与
遗
传
算
法
得
到
的
PID
控
制
器
相
比
都
得
到
了
不
同
程
度
的
改
善
.
表
3 PID
控
制
器
优
化
参
数
Tab. 3 Optimized parameters of the PID controller
优
化
方
法
电
磁
铁
1
比
例
系
数积
分
系
数微
分
系
数
比
例
系
数积
电
分
磁
系
铁
数微
2
分
系
数
遗
传
算
法
6. 337 9 0. 962 5 0. 015 7 5. 767 4 0. 976 5 0. 976 5
优
化
后
的
PSO
算
法
6. 245 9 1. 545 7 3. 134 4 2. 671 4 5. 875 6 0. 023 9
表
4
不
同
PID
控
制
器
的
控
制
性
能
指
标
Tab. 4 Control performance of different PID controllers
优
化
方
法
电
磁
铁
1
超
调
量
/ %
上
升
时
间
/ s
调
整
时
间
/ s
电
磁
铁
2
超
调
量
/ %
上
升
时
间
/ s
调
整
时
间
/ s
遗
传
算
法
110. 000 0. 750 10. 654 5. 500 6. 414 12. 353
优
化
后
的
PSO
算
法
83. 730 0. 637 9. 463 1. 980 4. 212 7. 043
4
磁
浮
控
制
器
的
模
糊
综
合
评
判
4. 1
评
价
指
标
的
选
取
抗
外
干
扰
能
力
包
括
高
频
方
波
输
入
、低
频
方
波
输
入
、高
频
三
角
波
输
入
和
低
频
三
角
波
输
入
.
线
性
系
统
的
评
价
指
标
如
表
5
所
示
.
表
5
线
性
系
统
的
评
价
指
标
Tab. 5 Evaluation indexes of the linear system
一
级
指
标
二
级
指
标
高
频
方
波
U1
偏
差
均
值
U11
偏
差
标
准
差
U12
低
频
方
波
U2
偏
差
均
值
U21
偏
差
标
准
差
U22
高
频
三
角
波
U3
偏
差
均
值
U31
偏
差
标
准
差
U32
低
频
三
角
波
U4
偏
差
均
值
U41
偏
差
标
准
差
U42
0
4
第
1
期
宋
荣
荣
,等
:基
于
PSO
算
法
的
磁
浮
系
统
PID
控
制
器
优
化
与
评
价
4. 2
基
于
PSO
的
PID
控
制
器
评
价
指
标
值
以
基
于
PSO
的
PID
控
制
器
为
例
,设
计
该
控
制
器
的
参
数
值
如
表
6
所
示
,评
价
指
标
值
如
表
7
所
示
.
表
6
线
性
系
统
的
控
制
器
参
数
Tab. 6 Controller parameters of the linear system
电
磁
铁 比
例
系
数 积
分
系
数 微
分
系
数
1 6. 245 9 1. 545 7 3. 134 4
2 2. 671 4 5. 875 6 0. 023 9
4. 3
权
重
的
确
定
层
次
分
析
法
是
将
问
题
分
为
目
标
层
、准
则
层
和
方
案
层
,两
两
比
较
确
定
决
策
方
案
重
要
性
[
15
]
.
第
1
步
,建
立
控
制
指
标
的
层
次
结
构
,见
图
4.
第
2
步
,构
造
线
性
系
统
的
判
断
矩
阵
.
准
则
层
相
对
于
目
标
层
的
重
要
性
判
断
矩
阵
为
P =
1 3 5 7
1 / 3 1 3 5
1 / 3 1 / 3 1 3
1 / 7 1 / 5 1 /
3 1
.
方
案
层
相
对
于
准
则
层
的
重
要
性
判
断
矩
阵
为
P′ = 1 3
1 /
[
3 1
]
.
表
7
线
性
系
统
的
评
价
指
标
值
Tab. 7 Evaluation index values of the linear system
一
级
指
标
电
磁
铁
1
二
级
指
标
电
磁
铁
2
U1 - 0. 0011 0. 201 5 0. 007 4 0. 309 4
U2 - 0. 001 4 0. 060 4 - 0. 021 9 0. 201 4
U3 - 4. 100 7×10- 6 0. 019 0 - 0. 012 3 0. 483 3
U4 0. 002 5 0. 002 1 0. 037 7 0. 308 5
图
4
评
价
指
标
的
层
次
结
构
Fig. 4 Hierarchical structures of evaluation indexes
第
3
步
,计
算
每
一
层
的
权
重
并
进
行
权
重
的
一
致
性
检
验
.
判
断
矩
阵
P
的最大特征值相应的特征向量
为
W
,
P =
1 3 5 7
1 / 3 1 3 5
1 / 3 1 / 3 1 3
1 / 7 1 / 5 1 /
3 1
→
每
一
列
归
一
化
105 / 120 45 / 68 15 / 28 7 / 16
35 / 120 15 / 68 9 / 28 5 / 16
21 / 120 5 / 68 3 / 28 3 / 16
15 / 120 3 / 68 1 / 28 1 /
16
,
行
→
和
2. 510 0
1. 146 2
0. 543 2
0.
267 3
→
归
一
化
W =
0. 561 9
0. 256 6
0. 121 6
0.
059 8
,
得
到
最
大
特
征
值
λmax =
∑
4
i = 1
(
PW
)
i
4Wi
= 4. 123 8
,
一
致
性
指
标
ηλ = 0. 041
,
随
机
一
致
性
比
例
为
ηR = 0. 045 9 < 0. 1.
P′
的
最
大
特
征
值
相
应
的
权
重
特
征
向
量
为
W′
,
P′ = 1 3
1 /
[
3 1
]
→
每
一
列
归
一
化
3 / 4 3 / 4
1 / 4 1 /
[
4
]
,
行
→
和
3 / 2
1 /
[ ]
2 →
归
一
化
W′ = 0. 75
0.
[ ]
25
,
得
到
最
大
特
征
值
λ′max =
∑
2
i = 1
(
P′W′
)
i
2W′i
= 2
,
一
致
性
指
标
η′λ= 0
,
随
机
一
致
性
比
例
为
η′R= 0 < 0. 1.
4. 4
模
糊
综
合
评
价
(
1
)确
定
二
级
指
标
和
评
判
集
之
间
的
隶
属
函
数
.
梯
形
分
布
作
为
“好
”、“中
”和
“差
”的
隶
属
函
数
[
15
]
:
1
4
西
南
交
通
大
学
学
报
第
50
卷
β1
(
ζ
)
=
1
,
ζ≤γ1
,
γ2 - ζ
γ2 - γ1
,
γ1 < ζ < γ2
,
0
,
ζ≥γ2
,
β2
(
ζ
)
=
0
,
ζ≤γ1
,
ζ - γ1
γ2 - γ1
,
γ1 < ζ < γ2
,
1
,
γ2≤ζ≤γ3
,
γ4 - ζ
γ4 - γ3
,
γ3 < ζ < γ4
,
0
,
ζ≥γ2
,
β3
(
ζ
)
=
0
,
0≤ζ≤γ1
,
ζ - γ1
γ2 - γ1
,
γ1 < ζ < γ2
,
1
,
ζ≥γ2
,
式
中
:
ζ
为
线
性
系
统
的
控
制
性
能
指
标
值
;
γ1
、
γ2
、
γ3
和
γ4
为
隶
属
函
数
的
参
考
点
;
β1
为
“好
”;
β2
为
“中
”;
β3
为
“差
”
.
线
性
系
统
的
参
考
点
取
值
见
表
8.
表
8
隶
属
度
函
数
的
参
考
点
Tab. 8 Reference nodes of membership functions
判
断
结
果
绝
偏
差
对
值
均
值
/ mm
的
标
偏
准
差
值
的
/ mm
好
γ1= 0. 001
,
γ2= 0. 100 γ1= 0. 001
,
γ2= 1. 000
中
γ1= 0. 001
,
γ2= 0. 004
,
γ3= 0. 006
,
γ4= 0. 100
γ1= 0. 001
,
γ2= 0. 004
,
γ3= 0. 006
,
γ4= 1. 000
差
γ1= 0. 001
,
γ2= 1. 000 γ1= 0. 001
,
γ2= 1. 000
(
2
)对
二
级
指
标
进
行
单
因
素
评
判
.
表
8
数
据
取
绝
对
值
,得
到
电
磁
铁
1
、
2
的
评
判
矩
阵
为
R11=
0. 999 0 0. 033 3 1 × 10- 4
0. 799 3 0. 803 3 0.
[
200 7
]
,
R12=
0. 996 0 0. 133 3 1 × 10- 4
0. 940 5 0. 945 3 0.
[
059 5
]
,
R13=
1 0 0
0. 982 0 0. 986 9 0.
[
018 0
]
,
R14=
0. 984 8 0. 500 0 0. 001 5
0. 998 9 0. 366 7 0.
[
001 5
]
,
R21=
1 0 0
0. 691 3 0. 694 8 0.
[
308 7
]
,
R22=
0. 991 9 0. 266 7 8 × 10- 4
0. 799 4 0. 803 4 0.
[
200 6
]
,
R23 =
0. 988 7 0. 993 7 0. 011 3
0. 517 2 0. 519 8 0.
[
482 8
]
,
R24 =
0. 963 3 0. 968 1 0. 036 7
0. 692 2 0. 695 7 0.
[
307 8
]
.
(
3
)对
二
级
因
素
集
作
二
级
评
判
.
利
用
合
成
运
算
得
到
B11 = W′
T
R11
,
同
理
得
到
B12
、
B13
、
B14
、
B21
、
B22
、
B23
和
B24.
(
4
)对
一
级
因
素
作
一
级
评
判
.
由
R1 =
0. 75 0. 25 0. 200 7
0. 75 0. 25 0. 059 5
0. 75 0. 25 0. 018 0
0. 75 0. 25 0.
001 5
和
R2 =
0. 75 0. 25 0. 200 7
0. 75 0. 25 0. 200 6
0. 75 0. 75 0. 250 0
0. 75 0. 75 0.
250 0
,
得
到
一
级
评
判
结
果
为
B1 = W
T
R1 =
(
0. 561 9 0. 250 0 0. 200 0
),
B2 = W
T
R2 =
(
0. 561 9 0. 256 6 0. 200 7
),
由
最
大
隶
属
原
则
,得
出
电
磁
铁
1
、
2
是“好
”的
控
制
器
,“好
”的
隶
属
度
均
为
0. 561 9.
5
结
束
语
(
1
)利
用
微
分
几
何
的
方
法
,将
两
个
不
同
非
线
性
子
系
统
转
换
为
两
个
相
同
线
性
子
系
统
.
(
2
)通
过
比
较
3
种
惯
性
权
重
,得
出
固
定
权
重
(
FIW
)比
较
适
合
电
磁
铁
1
和
电
磁
铁
2.
优
化
参
数
C
,
得
到
电
磁
铁
1
的
参
数
C = 0. 50
,
电
磁
铁
2
的
参
数
C = 0. 49.
优
化
参
数
后
,提
高
了
电
磁
铁
1
和
电
磁
铁
2
的
控
制
性
能
.
(
3
)模糊综合评判模型评价优化后的电磁
铁
1
和
电
磁
铁
2
的
抗
干
扰
的
能
力
是
“好
”,且
“好
”
的
隶
属
度
均
为
0. 561 9.
(
4
)采
用
混
合
惯
性
权
重
改
进
电
磁
铁
1
的
控
制
器
,可
以
减
少
电
磁
铁
1
的
超
调
量
.
参
考
文
献
:
[
1
]
吴
祥明
.
磁浮列车[
M
]
.
上海
:上海科学技术出版
2
4