(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111282994.7 (22)申请日 2021.11.01 (71)申请人 湖南大学 地址 410082 湖南省长 沙市岳麓区麓山 南 路麓山门 (72)发明人 赵峰　帅智康　赵慧敏　程慧婕　 彭也伦　沈阳　易相彤　沈超　 (74)专利代理 机构 长沙新裕知识产权代理有限 公司 43210 代理人 刘熙 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06F 111/06(2020.01) G06F 119/02(2020.01) G06F 113/04(2020.01) (54)发明名称 一种基于粒子群算法的电路能量函数构造 方法 (57)摘要 一种基于粒子群算法的电路能量函数构造 方法， 包括以下步骤： (1)使用微 分方程构建电路 的准稳态微分方程； (2)根据准稳态微分方程定 义粒子的位置； (3)产生第n个粒子当前时刻的位 置信息与速度信息； (4)使当前粒子的位置满足 能量函数； (5)计算当前粒子的稳定性指数； (6) 重复步骤(3)～(5)， 继续生成第n+1个粒子的位 置信息与速度信息， 使第n+1个粒子的位置满足 能量函数件， 计算第n+1个粒子的稳定性指数； (7)根据各粒子的稳定性指数计算当前时刻各粒 子的局部最优位置及粒子群全局最优位置； (8) 根据粒子群全局最优位置计算系统能量函数。 本 发明能避免因被研究系统的非线性变量过多带 来的“维数灾”问题， 并有效降低计算 量。 权利要求书3页 说明书7页 附图2页 CN 114004156 A 2022.02.01 CN 114004156 A 1.一种基于粒子群算法的电路能量 函数构造方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： (1)使用微分方程构建电路的准稳态微分方程； (2)根据准稳态微分方程定义粒子的位置， 设置粒子群算法的参数； (3)使用随机发生器产生第n个粒子当前时刻的位置信息与速度信息； (4)使当前 粒子的位置满足能量 函数的位置约束条件； (5)计算当前 粒子的稳定性指数； (6)重复步骤(3)～(5)， 继续生成第n+1个粒子的位置信息与速度信息， 使第n+1个粒子 的位置满足能量函数的位置约束 条件， 计算第n+1个粒子的稳定性指数； 直至生成的粒子个 数达到设定的粒子群种群规模； (7)根据各粒子的稳定性指数计算当前时刻各粒子的局部最优位置及粒子群全局最优 位置； (8)根据粒子群全局最优位置计算系统能量 函数。 2.如权利要求1所述的基于粒子群算法的电路能量函数构造方法， 其特征在于： 步骤 (1)中， 构建的准稳态微分方程表达式如下： 其中， 表示电路准稳态微分方程的状态变量对时间的导数； A1为电路的非线性微分 方程矩阵； Vsys为电路准稳态微分方程的状态变量， 维度为m； P为电路准稳态微分方程状态 变量中的非线性状态变量， 维度为H(H ≤m)， 表示 为： P＝[x1,x2,...,xH]                            (2) 其中， xH代表电路方程状态变量的第H维 非线性变量。 3.如权利要求2所述的基于粒子群算法的电路能量函数构造方法， 其特征在于： 步骤 (2)中， 定义电路准稳态微分方程中非线性状态变量的值组合 为一个粒子的位置 。 4.如权利要求1所述的基于粒子群算法的电路能量函数构造方法， 其特征在于： 步骤 (2)中， 设置粒子群算法的种群规模、 最大迭代次数、 个 体学习因子、 社会学习因子参数。 5.如权利要求4所述的基于粒子群算法的电路能量函数构造方法， 其特征在于： 步骤 (3)中， 设第n个粒子当前时刻的位置为Pn， 且满足： 其中， 代表第n个粒子位置的第H维变量； 代表第n个粒子位置的第1到第H维变 量； 代表粒子位置的第1到第H维变量的最小值； 代表粒子位置的第 1到H维变量 的最大值； 设第n个粒子的当前时刻速度为Vn， 且满足： 其中， 代表第n个粒子速度的第H维变量； vmin代表粒子速度的最小值； vmax代表粒子速权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114004156 A 2度的最大值； 代表第n个粒子 速度的第1到第H维变量。 6.如权利要求1所述的基于粒子群算法的电路能量函数构造方法， 其特征在于： 步骤 (4)中， 判断当前粒子的位置是否满足能量函数的位置约束条件， 如果不满足， 重新生成该 粒子的位置信息与速度信息， 直至该粒子的位置满足能量函数的位置约束 条件； 如果满足， 则执行下一步。 7.如权利要求5所述的基于粒子群算法的电路能量函数构造方法， 其特征在于： 步骤 (4)中， 能量 函数的位置约束条件表达式为： 其中， A1(Pn)为第n个粒子的位置的值构成的系统矩阵； Mn为第n个粒子的位置对应的能 量函数矩阵， 为第n个粒子位置的值对应的自变量的负值构成的系统矩阵， 即 8.如权利要求5所述的基于粒子群算法的电路能量函数构造方法， 其特征在于： 步骤 (5)中， 取当前 粒子位置的各维度变量 值计算稳定性指数： 其中， 代表第n个粒子位置的第i维变量； 为第n个粒子的稳定性指 数， 代表第n个 粒子的位置在对应的能量 函数矩阵Mn上的映射 值。 9.如权利要求1所述的基于粒子群算法的电路能量函数构造方法， 其特征在于： 步骤 (7)中， 对比当前第n个粒子对应的稳定性指数与第n个粒子对应的以往的稳定性指数， 稳定 性指数最大值的粒子对应的位置即为第n个粒子的局部最优位置； 对比所有粒子的局部最 优位置， 最大的局部最优位置即为粒子群全局最优位置； t时刻第n个粒子的局部最优位置Qn(t)表示为： 其中， 为t时刻第n个粒子的局部最优位置的第1到第H维变量； t时刻粒子群全局最优位置Gbest(t)表示为： Gbest(t)＝[g1,g2,...,gi(t)]                        (8) 其中， g1,g2,...,gi(t)为t时刻粒子群全局最优位置的第1到第H维变量。 10.如权利要求7所述的基于粒子群算法的电路能量函数构造方法， 其特征在于： 步骤 (8)中， 根据粒子群全局最优位置计算系统能量函数的方法为： 判断t时刻的迭代 次数是否 小于最大迭代次数Lgen， 如果小于， 则再次迭代， 更新各粒子的位置信息和速度信息， 并计算 相应时刻的各粒子的局部最优位置及粒子群全局 最优位置； 如果不小于， 则 当前计算的粒 子群全局最优位置即为最优位置， 将最优位置作为Pn代入式(5)计算Mn， 计算得到的Mn即为 电路最优能量 函数矩阵Mmax； 根据电路最优能量 函数矩阵Mmax得到系统能量 函数： E(Vsys)＝[Vsys]TMmaxVsys                        (9)权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114004156 A 3