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《基于进化算法的pid控制系统设计方法研究（可编辑）》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、基于进化算法的PID控制系统设计方法研究南京理工大学硕士学位论文基于进化算法的PID控制系统设计方法研究姓名:曾自力申请学位级别:硕士专业:控制理论与控制工程指导教师:盛安冬20060615南京理工大学硕士论文基于进化算法的控制系统设计方法研究摘要在自动控制领域,控制是最早发展起来的控制策略之一,由于它具有算法简单、可靠性高等优点而得到了广泛的应用。传统的经验设计方法,如整定算法、整定算法等,虽然它们因为算法简单易行得到了较广的应用,但通过它们所设计出的控制器对于非线性、时滞、时变系统,难以满足要求。如果要考虑在实际系统中得到更好的控制效果,这时就需要采用更为先进的算法设
2、计控制器。进化算法是近几十年来受生物进化思想启发而产生并得到了快速发展的一类优化算法,因为与传统优化算法相比具有诸多优点,所以,在自动控制这一与优化理论有密切联系的领域中,它得到了越加广泛的应用。本文即是追随此种思路,将两种典型的进化算法??遗传算法与粒子群算法应用于控制系统的设计。结合一阶滞后系统,通过仿真试验,取得了令人满意的控制效果。由于进化算法在寻优之前必须对参数范围作出限定,若范围设置不当,则可能使算法不能收敛于期望的指标,更严重的是可能造成寻优产生的控制系统不稳定。因此,本文引入了“稳定区域算法”求取可使得闭环系统稳定的控制器参数区间,并以此算法的计算结果限定
3、进化算法的参数寻优区问。通过仿真试验,取得了令人满意的控制效果。“稳定区域算法”的引入简化了进化算法程序设计的算法流程,提高了执行效率,更主要的,它使得寻优产生的控制器能在运行过程中始终处于稳定。通过遗传算法与粒子群算法的融合,本文提出了一种粒子群一遗传算法,在仿真试验当中,同样取得了很好的控制效果。为了验证进化算法设计的控制器的工程应用价值,本文最后将经过离线设计的控制器应用于恒温箱温度控制系统当中,结果表明,通过进化算法所设计的控制器性能要远远好于经验方法所设计的控制器。并且,因为“稳定区域算法”的引入,保证了温度控制系统在运行过程当中能始终保持稳定。关键词控制,进化
4、算法,遗传算法,粒子群优化算法,稳定区域算法硕士论文摘要,?,..,.,?’?,?,.,..,,,?...,,.,???,’,’...?,..,,.瑚,?,???.,.:,,,,?声明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果,尽我所知,在本学位论文中,除了加以标注和致谢的部分外,不包含其他人已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均己在论文中作了明确的说明。研究生签名:常萄移澌缉泊一日学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档,可以借阅或上网公布本学位论文的部分或
5、全部内容,可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文,按保密的有关规定和程序处理。研究生签名:莎岛年玛薹主墨些竺鲨塑璺丝墅墨竺丝生互堡竺墨堕塞堡三查兰曼主笙苎绪论.研究背景在自动控制领域,?控制是应用最为广泛的控制策略。在工业过程控制中,随着自动控制理论与技术的迅速发展,工业自动化的进程得到了巨大的促进,这其中,占主导的地位的仍是控制技术。现在,它仍被广泛的应用于冶金、化工、电力和机械等工业控制中。常规的控制系统的设计主要是对控制器的比例系数岛,积分系数岛和微分系数。进行调节,以适应不同系统对象的要求。如经典的整定算法和?
6、整定算法都属于经验设计方法,通过这些常规的设计方法设计出韵控制器对于非线性、时滞、时变对象或在对控制性能指标要求较高的场合,都难以满足要求。如果要考虑在实际系统中得到更好的控制效果,这时就需要采用更为先进的控制算法。随着控制理论与技术的不断发展,新的设计和整定方法都把重点放在控制器的优化设计及自适应设计上,在常规算法的基础上,结合先进算法以对其进行改进和扩展。现今发展较快、在优化设计上利用越加广泛的则是其中几种智能进化算法,如遗传算法、粒子群优化算法、模拟退火算法、人工智能算法等。这些进化算的引入。提高了参数优化水平,进而提升了控制系统的性能指标。.控制的发展历程及现状控
7、制系统设计方法的改进是自动控制界长期追求并努力实现的目标。在自动控制发展的历史上,前辈学者和现今的研究人员都在不懈的努力寻求更为先进的设计方法。、控制出现于上世纪的二、三十年代,最初的控制器是用气动系统构成的。到了三,四十年代,经典的频域设计法得到了很快的发展。较为重要的是和在稳定性理论上所取得的重要成就。这种经典设计方法是设计一种反馈补偿器,以获得一定量的稳定裕度,重点考虑了模型的不确定性,并利用反馈来减少系统对干扰和模型误差的灵敏度。补偿器的设计主要是采用由稳定准则引申出来的图解法.进入五十年代以后,发展较快的是解析法,并
