基于進(jìn)化算法的pid控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法研究（可編輯）

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1、基于進(jìn)化算法的PID控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法研究南京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文基于進(jìn)化算法的PID控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法研究姓名:曾自力申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別:碩士專業(yè):控制理論與控制工程指導(dǎo)教師:盛安冬20060615南京理工大學(xué)碩士論文基于進(jìn)化算法的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法研究摘要在自動(dòng)控制領(lǐng)域,控制是最早發(fā)展起來(lái)的控制策略之一,由于它具有算法簡(jiǎn)單、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,如整定算法、整定算法等,雖然它們因?yàn)樗惴ê?jiǎn)單易行得到了較廣的應(yīng)用,但通過(guò)它們所設(shè)計(jì)出的控制器對(duì)于非線性、時(shí)滯、時(shí)變系統(tǒng),難以滿足要求。如果要考慮在實(shí)際系統(tǒng)中得到更好的控制效果,這時(shí)就需要采用更為先進(jìn)的算法設(shè)

2、計(jì)控制器。進(jìn)化算法是近幾十年來(lái)受生物進(jìn)化思想啟發(fā)而產(chǎn)生并得到了快速發(fā)展的一類優(yōu)化算法,因?yàn)榕c傳統(tǒng)優(yōu)化算法相比具有諸多優(yōu)點(diǎn),所以,在自動(dòng)控制這一與優(yōu)化理論有密切聯(lián)系的領(lǐng)域中,它得到了越加廣泛的應(yīng)用。本文即是追隨此種思路,將兩種典型的進(jìn)化算法??遺傳算法與粒子群算法應(yīng)用于控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。結(jié)合一階滯后系統(tǒng),通過(guò)仿真試驗(yàn),取得了令人滿意的控制效果。由于進(jìn)化算法在尋優(yōu)之前必須對(duì)參數(shù)范圍作出限定,若范圍設(shè)置不當(dāng),則可能使算法不能收斂于期望的指標(biāo),更嚴(yán)重的是可能造成尋優(yōu)產(chǎn)生的控制系統(tǒng)不穩(wěn)定。因此,本文引入了“穩(wěn)定區(qū)域算法”求取可使得閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的控制器參數(shù)區(qū)間,并以此算法的計(jì)算結(jié)果限定

3、進(jìn)化算法的參數(shù)尋優(yōu)區(qū)問(wèn)。通過(guò)仿真試驗(yàn),取得了令人滿意的控制效果?！胺€(wěn)定區(qū)域算法”的引入簡(jiǎn)化了進(jìn)化算法程序設(shè)計(jì)的算法流程,提高了執(zhí)行效率,更主要的,它使得尋優(yōu)產(chǎn)生的控制器能在運(yùn)行過(guò)程中始終處于穩(wěn)定。通過(guò)遺傳算法與粒子群算法的融合,本文提出了一種粒子群一遺傳算法,在仿真試驗(yàn)當(dāng)中,同樣取得了很好的控制效果。為了驗(yàn)證進(jìn)化算法設(shè)計(jì)的控制器的工程應(yīng)用價(jià)值,本文最后將經(jīng)過(guò)離線設(shè)計(jì)的控制器應(yīng)用于恒溫箱溫度控制系統(tǒng)當(dāng)中,結(jié)果表明,通過(guò)進(jìn)化算法所設(shè)計(jì)的控制器性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于經(jīng)驗(yàn)方法所設(shè)計(jì)的控制器。并且,因?yàn)椤胺€(wěn)定區(qū)域算法”的引入,保證了溫度控制系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中能始終保持穩(wěn)定。關(guān)鍵詞控制,進(jìn)化

4、算法,遺傳算法,粒子群優(yōu)化算法,穩(wěn)定區(qū)域算法碩士論文摘要,?,..,.,?’?,?,.,..,,,?...,,.,???,’,’...?,..,,.瑚,?,???.,.:,,,,?聲明本學(xué)位論文是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下取得的研究成果,盡我所知,在本學(xué)位論文中,除了加以標(biāo)注和致謝的部分外,不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果,也不包含我為獲得任何教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同事對(duì)本學(xué)位論文做出的貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說(shuō)明。研究生簽名:常萄移澌緝泊一日學(xué)位論文使用授權(quán)聲明南京理工大學(xué)有權(quán)保存本學(xué)位論文的電子和紙質(zhì)文檔,可以借閱或上網(wǎng)公布本學(xué)位論文的部分或

5、全部?jī)?nèi)容,可以向有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交并授權(quán)其保存、借閱或上網(wǎng)公布本學(xué)位論文的部分或全部?jī)?nèi)容。對(duì)于保密論文,按保密的有關(guān)規(guī)定和程序處理。研究生簽名:莎島年瑪薹主墨些竺鯊塑璺絲墅墨竺絲生互堡竺墨墮塞堡三查蘭曼主笙苧緒論.研究背景在自動(dòng)控制領(lǐng)域,?控制是應(yīng)用最為廣泛的控制策略。在工業(yè)過(guò)程控制中,隨著自動(dòng)控制理論與技術(shù)的迅速發(fā)展,工業(yè)自動(dòng)化的進(jìn)程得到了巨大的促進(jìn),這其中,占主導(dǎo)的地位的仍是控制技術(shù)?，F(xiàn)在,它仍被廣泛的應(yīng)用于冶金、化工、電力和機(jī)械等工業(yè)控制中。常規(guī)的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是對(duì)控制器的比例系數(shù)島,積分系數(shù)島和微分系數(shù)。進(jìn)行調(diào)節(jié),以適應(yīng)不同系統(tǒng)對(duì)象的要求。如經(jīng)典的整定算法和?

6、整定算法都屬于經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,通過(guò)這些常規(guī)的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)出韻控制器對(duì)于非線性、時(shí)滯、時(shí)變對(duì)象或在對(duì)控制性能指標(biāo)要求較高的場(chǎng)合,都難以滿足要求。如果要考慮在實(shí)際系統(tǒng)中得到更好的控制效果,這時(shí)就需要采用更為先進(jìn)的控制算法。隨著控制理論與技術(shù)的不斷發(fā)展,新的設(shè)計(jì)和整定方法都把重點(diǎn)放在控制器的優(yōu)化設(shè)計(jì)及自適應(yīng)設(shè)計(jì)上,在常規(guī)算法的基礎(chǔ)上,結(jié)合先進(jìn)算法以對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)和擴(kuò)展。現(xiàn)今發(fā)展較快、在優(yōu)化設(shè)計(jì)上利用越加廣泛的則是其中幾種智能進(jìn)化算法,如遺傳算法、粒子群優(yōu)化算法、模擬退火算法、人工智能算法等。這些進(jìn)化算的引入。提高了參數(shù)優(yōu)化水平,進(jìn)而提升了控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)。.控制的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀控

7、制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的改進(jìn)是自動(dòng)控制界長(zhǎng)期追求并努力實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。在自動(dòng)控制發(fā)展的歷史上,前輩學(xué)者和現(xiàn)今的研究人員都在不懈的努力尋求更為先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法。、控制出現(xiàn)于上世紀(jì)的二、三十年代,最初的控制器是用氣動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成的。到了三,四十年代,經(jīng)典的頻域設(shè)計(jì)法得到了很快的發(fā)展。較為重要的是和在穩(wěn)定性理論上所取得的重要成就。這種經(jīng)典設(shè)計(jì)方法是設(shè)計(jì)一種反饋補(bǔ)償器,以獲得一定量的穩(wěn)定裕度,重點(diǎn)考慮了模型的不確定性,并利用反饋來(lái)減少系統(tǒng)對(duì)干擾和模型誤差的靈敏度。補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)主要是采用由穩(wěn)定準(zhǔn)則引申出來(lái)的圖解法.進(jìn)入五十年代以后,發(fā)展較快的是解析法,并