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申请/专利权人：山东黄海智能装备有限公司

摘要：本发明公开一种基于改进同核子算法的小儿针灸仪微刺控制方法，属于针灸仪微刺控制领域，步骤为：将增量式PID控制器、改进的同核子优化算法以及实际输出电流与目标电流之间的误差建立数学模型；通过电流传感器获取小儿皮肤表面的针灸仪作用的实际电流值，计算针灸仪作用的实际电流值与目标电流值的差值；对同核子优化算法改进，将改进后的同核子优化算法输入到改进的同核子优化算法数学模型中；将差值输入到针灸仪PID控制器模型中，利用改进的同核子优化算法优化针灸仪PID控制器，得到加强的针灸仪PID控制器，控制微刺电流输出，反复执行步骤S2到S4，直到差值趋于零，实验证明本发明方法提高了针灸仪微刺控制的精度和安全性。

主权项：1.一种基于改进同核子算法的小儿针灸仪微刺控制方法，其特征在于，具体步骤为：S1、将针灸仪的微刺电流控制系统的增量式PID控制器、改进的同核子优化算法以及实际输出电流与目标电流之间的误差建立数学模型；S2、通过电流传感器获取小儿皮肤表面的针灸仪作用的实际电流值，利用步骤S1中建立的实际输出电流与目标电流之间的误差数学模型计算针灸仪作用的实际电流值与目标电流值的差值et；S3、通过改进距离减小因子γ对同核子优化算法改进，将改进后的同核子优化算法输入到改进的同核子优化算法数学模型中；改进距离减小因子γ，具体方法为：S31、首先按照迭代前期，距离较大，迭代后期应距离偏小的性能，设计其他原子核与最佳原子核距离参数dtc，数学模型为： 式中，dtc为当前迭代t时其他原子核与最佳原子核距离参数值，dmax为其他原子核与最佳原子核欧拉距离的最大距离值，dmin为其他原子核与最佳原子核欧拉距离的最小距离值，di为当前迭代tc的第i个原子核与最佳原子核欧拉距离，N为总的原子核数；S32、利用其他原子核与最佳原子核距离参数dtc改进距离减小因子，改进的距离减小因子γ1： 式中，Tmax为同核子优化算法最大迭代次数，tc为同核子优化算法当前迭代次数；S4、将差值et输入到针灸仪PID控制器模型中，利用改进的同核子优化算法整定针灸仪PID控制器模型的Kp、Ki和Kd参数，得到加强的针灸仪PID控制器，控制微刺电流输出，反复执行步骤S2到S4，直到差值et趋于零时结束；所述利用改进的同核子优化算法整定针灸仪PID控制器模型的Kp、Ki和Kd参数的具体步骤为：S41、将针灸仪PID控制器模型的比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd参数的集合与原子核位置建立映射，将PID控制器的Kp、Ki、Kd作为一个解集编码为原子核种群的初始位置；原子核在搜索空间中随机分布，利用目标函数找到适应度值最小的原子核位置；S42、初始化改进同核子优化算法的总的原子核数N、最大迭代次数Tmax以及优化维度D和原子核位置的上界U和下界L；S43、模拟同核分子中电子的排列和原子核的运动，建立改进同核子优化算法的数学模型，利用所述数学模型更新原子核位置，即更新针灸仪PID控制器模型的比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd参数；S44、利用目标函数计算当前迭代中每个原子核位置的适应度值，增序排列比较后，保留适应度值最小的原子核位置；将当前迭代中适应度值最小的原子核位置与当前全局中的适应度值最小的原子核位置比较，保留较小的适应度值对应的原子核位置；S45、当前迭代次数执行tc＝tc+1，若tc等于Tmax，则结束整定过程，输出最小适应度值对应的原子核位置并解码为针灸仪PID控制器的Kp、Ki、Kd的空间向量解集；否则，利用正余弦策略模型的震荡变化特性对原子核位置进行作用，维持原子核个体多样性，返回执行S42；正余弦策略作用原子核位置的数学模型公式为： 式中，为第i个原子核第tc+1次迭代第j维的位置，为第i个原子核第tc次迭代第j维的位置，Xbest为全局最好的原子核位置，a为控制原子核的移动距离的权重，r3为[0，2π]上的随机数；其中模拟同核分子中电子的排列和原子核的运动，建立改进同核子优化算法的数学模型，具体步骤为：步骤一、原子在搜索空间中放置后，电子随机地分布在原子核周围，在原子核周围的电子的排列是基于电子与原子核的距离，初始时tc＝0，按照公式4计算电子与原子核的距离； 式中，α为玻尔半径，j维当前电子层数； 式中，为第i个原子核第tc+1次迭代第j维电子的位置；为区间内的一个随机值；步骤二、根据原子核的位置及周围分布的电子位置，通过目标函数计算所有电子的适应度值，找到适应度值最小的电子的位置，按照数学模型公式5计算每个原子核的新位置： 式中，为第i个原子核第tc+1次迭代第j维的位置，为当前迭代适应度值最小的电子的第j维位置；步骤三、按照公式6计算其他原子核与最佳原子核位置的距离，并按照公式1设计其他原子核与最佳原子核距离参数dtc； 式中，为最佳原子核与第i个原子核的位置之间的欧氏距离，为当前迭代tc的最好的原子核位置，为当前迭代tc的第i个原子核位置；步骤四、模拟其他原子核向适应度值最小的原子核，即最佳原子核位置移动，形成一个同核分子；引入改进的距离减小因子γ1，建立公式7原子核位置更新数学模型； 式中，为第i个原子核第tc次迭代第j维的位置，Tmax为同核子优化算法最大迭代次数，tc为同核子优化算法当前迭代次数；步骤五、缩小原子核外围电子的分布半径，按照公式8建立电子的分布半径更新的数学模型，公式为： 式中，为第tc+1次迭代原子核i的第j层中电子的最大距离的值，为第tc次迭代原子核i的第j层中电子的最大距离的值。

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