pid參數(shù)自整定的改進遺傳算法

1、PIDPID參數(shù)自整定的改進遺傳算法參數(shù)自整定的改進遺傳算法陶吉利，魯五一，熊紅云陶吉利，魯五一，熊紅云（中南大學信息科學與工程學院，湖南（中南大學信息科學與工程學院，湖南長沙長沙410075410075）［摘要］文中提出了一種改進遺傳算法進行PID參數(shù)自整定，設計了基于工程PID參數(shù)自整定遺傳算法的編碼以及基于該編碼的交叉、變異算子，通過仿真比較，表明該種算法的有效性。［關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞］遺傳算法；PID控制器；參數(shù)自整定TheThese

2、lfself－tuningtuningofofPIDparametersPIDparametersbasedbasedononadvancedadvancedgeicgeicalgithmalgithmTAOJi－li，LUWu－yi，XIONGHong－yun（Infmationscience＆EngineeringCollegeofCentralSouthUniversityHunan－Changsha410075，China）Ab

3、stractAbstract：Thispaperpresentsadvancedgeicalgithmftheself－tuningofPIDparametersBasedontheexperienceofengineeringtuning，akindofgeiccodingisdesignedfPIDanewcrossovermutationoperatbasedonitisdevelopedThecomparisonofsimula

4、tionsshowsthealgithmiseffectiveKeyKeywdswds：Geicalgithm；PIDcontroller；Parametricself－tuning1引言目前，隨著智能控制理論的發(fā)展，許多學者將智能控制技術(shù)引入PID控制系統(tǒng)，如專家PID控制、自學習PID控制、神經(jīng)網(wǎng)絡PID控制和模糊PID控制等。這些智能PID控制策略或要求對被控制過程和控制律有全面的先驗知識，或建立在優(yōu)化問題具有連續(xù)導數(shù)的光滑搜索空

5、間的基礎上。若搜索空間不可微或參數(shù)間為非線性的，則得不到全局最優(yōu)。遺傳算法是模仿自然界生物進化論思想而得出的一種全局優(yōu)化算法。它對所優(yōu)化目標的先驗知識要求甚少，一般只需要知道其數(shù)值關(guān)系即可。同時由于遺傳算法群體的多樣性，使其盡可能在全方向上搜索，達到全局最優(yōu)。PID控制器由于其結(jié)構(gòu)簡單，在實際中容易被理解和實現(xiàn)而被廣泛應用，而且許多高級控制都是以PID控制為基礎的。但PID參數(shù)的整定一般需要經(jīng)驗豐富的工程技術(shù)人員來完成，既耗時又耗力，加

6、之實際系統(tǒng)千差萬別，使PID參數(shù)的整定有一定的難度。進制編碼。23適應度函數(shù)的計算及種群更新策略適應度函數(shù)的計算及種群更新策略適應度函數(shù)通常與模型的目標函數(shù)值是相關(guān)的，文中選用ISTE準則，由于遺傳算法一般是求適應值最大，簡化的ISTE為正值，故取適應度函數(shù)f（x）＝－ISTE。對Kp自整定時，僅采用比例項，計算簡單，收斂速度快。整定的Kp值，用于下一步整定Ti、Td，此時采用一般的（2—2）增量式PID算法計算Δu（n）。g′（n）與

7、具體系統(tǒng)有關(guān)，由G（s）離散化，并分離出y（n）得到，n表示當前時刻。為了減少迭代次數(shù)，加快收斂速度，適應控制系統(tǒng)的實時性，設新產(chǎn)生個體的適應度為f′，fbest為記錄的最好適應度，fwst為記錄的最差適應度，滿足：體，直接淘汰該子串。24交叉方法（交叉操作算法）交叉方法（交叉操作算法）Step1：隨機選取兩個個體作為父項f1和f2，產(chǎn)生一隨機數(shù)以確定交叉位置，以該交叉點為分界處，把f1和f2各分成兩部分，進行二進制編碼的交叉互換。st

8、ep2：計算新產(chǎn)生個體的適應度f′，若f′≤fwst，認為該交叉未產(chǎn)生優(yōu)良個體，取消此次交叉操作，具體實現(xiàn)：原交叉點處再進行一次同樣的交叉操作。若f′＞fbest，則f′為當前最好的個體，保留并更新fbest。很顯然，經(jīng)上述交叉操作后，生成的新個體既保持了其整數(shù)的特點，又保證了個體的有效性和進化的快速性。25變異方法（變異操作算法）變異方法（變異操作算法）step1：對每個個體，其每一位產(chǎn)生［0，1］間隨機數(shù)r，若r＜Pm，則該位進行按