基于GA的PID参数调整.docx
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基于GA的PID参数调整
目录
摘要:
------------------------------------------------------------------------------------------------------3
ABSTRACT--------------------------------------------------------------------------------------------------4
第一章绪论--------------------------------------------------------------------------------------------5
1.1课题研究背景-----------------------------------------------------------------------------------5
1.2PID参数调整方法综述-----------------------------------------------------------------------6
1.3本文主要研究内容---------------------------------------------------------------------------14
第二章PID控制及其MATLAB仿真----------------------------------------------------------15
2.1引言---------------------------------------------------------------------------------------------15
2.2PID控制的基本原理------------------------------------------------------------------------15
2.3模拟PID控制及其MATLAB仿真------------------------------------------------------16
2.4数字PID控制及其MATLAB仿真------------------------------------------------------18
2.4.1位置式PID控制算法------------------------------------------------------------------18
2.4.2增量式PID控制算法------------------------------------------------------------------19
2.5小结--------------------------------------------------------------------------------------------20
第三章遗传算法------------------------------------------------------------------------------------22
3.1引言--------------------------------------------------------------------------------------------22
3.2遗传算法概述--------------------------------------------------------------------------------22
3.2.1遗传算法的发展史-----------------------------------------------------------------------22
3.2.2遗传算法的概念--------------------------------------------------------------------------24
3.2.3遗传算法的特点--------------------------------------------------------------------------25
3.2.4遗传算法的基本用语--------------------------------------------------------------------25
3.1.5遗传算法的研究方向--------------------------------------------------------------------26
3.3遗传算法的工作原理------------------------------------------------------------------------27
3.4遗传算法的模式定理-----------------------------------------------------------------------33
3.5小结--------------------------------------------------------------------------------------------34
第四章遗传算法工具箱---------------------------------------------------------------------------35
4.1引言--------------------------------------------------------------------------------------------35
4.2遗传算法工具箱结构------------------------------------------------------------------------35
4.3遗传算法工具箱通用函数------------------------------------------------------------------37
4.4小结---------------------------------------------------------------------------------------------43
第五章基于GA算法参数调整的PID控制系统---------------------------------------------44
5.1引言--------------------------------------------------------------------------------------------44
5.2基于GA算法参数调整的PID控制系统的结构----------------------------------------44
5.3基于GA算法参数调整的PID控制系统的仿真----------------------------------------46
5.3.1基于GA算法参数调整的PID控制系统的具体实现---------------------------46
5.3.25.3.2仿真研究与结果分析----------------------------------------------------------49
5.4小结---------------------------------------------------------------------------------------------51
第六章总结与展望----------------------------------------------------------------------------------52
6.1总结---------------------------------------------------------------------------------------------52
6.2展望---------------------------------------------------------------------------------------------53
致谢------------------------------------------------------------------------------------------------------54
参考文献------------------------------------------------------------------------------------------------55
附录------------------------------------------------------------------------------------------------------56
基于GA的PID参数调整
摘要
PID控制已有80余年历史,由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高,被广泛应用于工业过程控制,尤其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。
长期以来,PID的三个参数都是专业人员凭经验调整,往往寻不到最优,造成控制系统性能欠佳,以致生产资源的浪费,这迫切要求人们寻求PID参数的自动调整技术。
遗传算法(GA)是一种借鉴生物界自然选择和自然遗传学机理上的迭代自适应概率性全局并行搜索算法,它是智能优化算法的重要内容。
本文提出了一种基于GA的PID参数调整方法。
遗传算法模仿生物进化的步骤,在优化过程中引入了选择,交叉,变异等算子,选择是从父代种群中将适应度较高的个体选择出来,以优化种群;交叉是从种群中随机地抽取一对个体,并随机地选择多位进行交叉,生成新样本,达到增大搜索空间的目的;变异是为了防止选择和交叉丢失重要的遗传信息,它对个体按位进行操作,以提高GA的搜索效率和全局搜索能力。
通过适应度函数来确定寻优方向,与其他一些常规整定方法相比,遗传算法比较简便,整定精度较高。
本文用GA对PID控制器的参数进行了优化调整,并选取典型的二阶系统模型进行了仿真,实验结果表明该方法的有效性,也表明遗传算法是一种简单高效的寻优算法,与传统的寻优方法相比明显地改善了控制系统的动态性能。
关键词:
遗传算法,PID控制器,参数调整
ABSTRACT
PIDcontroltechnologyhasdevelopedfornearlyeightyyears.Itplayedanimportantroleinindustrialproduction,especiallythepositivesystemwithexactmathematicalmodelbecauseitishighlysimple,robustandreliable.Foralongtime,thethreeparametersofPIDcontrollerdependonprofessionals'experience,whichcan'thelptoobtainthebestans
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- 基于 GA PID 参数 调整
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