基于组合差分进化算法的PID参数整定优化.pdf

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1、第11期组合机床与自动化加工技术No．112015年11月ModularMachineTool＆AutomaticManufacturingTechniqueNov．2015文章编号：1001—2265(2015)11—0079—04DOI：10．13462／j．cnki．mmtamt．2015．11．023基于组合差分进化算法的PID参数整定优化术王旭明，郭业才，于小兵(南京信息工程大学a．电子与信息工程学院；b．气象灾害预报预警与评估协同创新中心，南京210044)摘要：针对差分进化算法的优化性能受变异策略的影响，提出了一种组合差分

2、进化算法，提高了算法的优化性能。该算法将差分进化算法常用的四种变异策略分为携带最优值信息和不携带最优值信息两类。在进化过程中，从这两类中随机各选取一种策略参与进化。通过五个测试函数，证实了该组合算法的有效性。在此基础上，将该组合差分进化算法对PID控制器参数进行整定优化。通过仿真实验研究，表明采用组合差分进化算法获得的PID控制器性能优于基本差分进化算法设计的PID控制器。关键词：差分进化；变异策略；比例积分微分；粒子群优化算法中图分类号：TH166；TG506文献标识码：AOptimizationDesignforPIDControl

3、lerBasedonEnsembleDiferentialEvolutionAlgorithmWANGXu．ming．GUOYe．cai．YUXiao．bing(a．SchoolofElectronicandInformationEngineering：b．CollaborativeInnovationCenteronForecastandEva1．uationofMeteorologicalDisasters，NanjingUniversityofInformationScience&Technology，Nanjing210044，

4、China)Abstract：Theperformanceofconventionaldifferentialevolution(DE)algorithmdependsonmutationstrat．egy．Anensembledifferentialevolution(EDE)algorithmisproposed．TheperformanceofEDEisim—proved．Fourmutationstrategiesaredividedtotwogroups．Thefirstgroupiswithbestinformationan

5、dthesecondgroupiswithoutbestinformation．Thetwomutationstrategiesarerandomlyselectedfromtwogroupsrespectively．Thevalidityoftheproposedalgorithmisprovedbyfivetestingfunctions．AnoptimizationmethodofPIDcontrollerparametersbasedonEDEisprovided．Experimentshaveshownthattheperfo

6、rm-anceofthePIDcontrollerofEDEissuperiortothatoftheconventionalDE．Keywords：differentialevolution；mutations~ategy；PID；particleswarmoptimization态特性，但这些方法得到的PID控制器的整定效果不0引言太好，而且整定时间比较长，所以需要研究更快、更好按比例、积分和微分进行控制的调节器(PID控制的整定方法。本文在差分进化(DifferentialEvolu．器)，是最早发展起来的应用经典控制理论的控制策

7、tion，DE)算法的基础上，提出了一种组合差分进化略。对于PID控制器，在投人运行之前，必须先整定好(EnsembleDifferentialEvolution，EDE)算法，将PID控三个参数：比例系数、积分系数、微分系数。制器的三个参数作为EDE算法的种群个体，从而实现Astrom和Hagglund在1988年出版了专著PID参数优对PID参数的整定优化。通过实验证实了该算法的有化方面的专著后，并于1995年再次出版了相关专著，效性。介绍了确定PID参数的常用方法¨。目前，常见的1DE算法PID整定方法主要包括：基于响应曲线法的P

8、ID优化、连续Ziegler．Nichols方法的PID整定、离散DE算法是一种新兴的进化计算技术，由美国Ziegler-Nichols方法的PID整定、基于临界比例度法的Berkeley大学的Storn和