基于遺傳算法的pid控制器參數(shù)優(yōu)化

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1、基于遺傳算法的PID控制器參數(shù)優(yōu)化摘要PID控制器現(xiàn)已在工程實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用?？刂破鞯膮?shù)優(yōu)化與系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)工況有很大的聯(lián)系，是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。因此，在目前PID控制器參數(shù)優(yōu)化的研究具有十分重大的工程實(shí)踐意義。課題是以Delphi為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，進(jìn)行基于遺傳算法的PID控制器參數(shù)優(yōu)化軟件的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)運(yùn)用遺傳算法通過(guò)對(duì)PID控制器參數(shù)的編碼、適應(yīng)度估計(jì)、選擇、交叉和變異使其在全局范圍內(nèi)進(jìn)行篩選達(dá)到優(yōu)化參數(shù)的目的。課題中優(yōu)化軟件的各個(gè)控制界面是通過(guò)Delphi7.0中窗體的設(shè)計(jì)完成，而控制器參數(shù)優(yōu)化中所

2、用到的的遺傳算法則通過(guò)Delphi7.0內(nèi)部編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。優(yōu)化軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)PID控制器參數(shù)的優(yōu)化，并且在畫(huà)圖界面中繪制出了響應(yīng)的輸出曲線。本課題的設(shè)計(jì)完成了基于遺傳算法的PID控制器參數(shù)尋優(yōu)、函數(shù)圖像輸出、以及函數(shù)圖像打印等功能。通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真表明，以Delphi軟件為開(kāi)發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)的基于遺傳算法的PID控制器參數(shù)優(yōu)化軟件具有較好的尋優(yōu)效果。關(guān)鍵詞：PID控制器，遺傳算法，參數(shù)優(yōu)化，軟件設(shè)計(jì)-37-PARAMETERSOPTIMIZATIONBASEDONGENETICALGORITHMFORPIDCONTRO

3、LLERABSTRACTPIDcontrollerhasbeenwidelyusedintheengineeringpractice.Foroptimizationofthecontrollerparametersdeterminesthesystemsteady-stateconditions,itbecomesthecoreofcontrolsystemdesign.GreatpracticalsignificancecanbefoundinoptimizationofthePIDcontrollerpa

4、rametersinpresent.ThepaperusedDelphiasthedevelopmentplatform,basedongeneticalgorithmtodesignthePIDcontrollerparametersoptimizationsoftware.Usethegeneticalgorithmtooptimizeparametersisthroughencoding,fitnessestimation,selection,crossoverandmutationinthegloba

5、lscopetobesearchedtoachievethegoalofoptimizingtheparameters.TheinterfaceoftheoptimizationsoftwareisdesignedwiththeformofDelphi7.0,andthecontrollerparameteroptimizationinthegeneticalgorithmusedtheDelphi7.0internalprogrammingtocarryout.Theoptimizationsoftware

6、alsohasachievedindrawinggraphinterface,theoutputresponsecurve.ThesoftwaredesigniscompletedthePIDcontrollerparametersoptimizationwithgeneticalgorithm,graphoutput,aswellastheimageprinting.Throughcomputersimulation,itisshowedthatusetheDelphisoftwareasdevelopme

7、ntplatformofgeneticalgorithm-basedPIDcontrollerparametersoptimizationsoftwarecanachievebetterresults.Keywords:PIDController,GeneticAlgorithm,ParameterOptimization,SoftwareDesign-37-目錄1緒論11.1本課題的研究背景和意義11.2工業(yè)控制器參數(shù)優(yōu)化方法概述21.3基于遺傳算法的PID參數(shù)優(yōu)化31.4Delphi開(kāi)發(fā)平臺(tái)42遺傳算法的

8、基本知識(shí)62.1遺傳算法的基本知識(shí)62.1.1遺傳算法的特點(diǎn)62.1.2遺傳算法的應(yīng)用62.1.3遺傳算法的適應(yīng)性82.2遺傳算法的操作112.2.1遺傳算法的工作流程112.2.2遺傳算法的基本步驟123基于遺傳算法的PID控制器參數(shù)優(yōu)化133.1PID控制器參數(shù)優(yōu)化133.1.1PID控制的原理和特點(diǎn)133.1.2PID控制器的參數(shù)整定153.2遺傳算法優(yōu)化PID參數(shù)183.2.1確定編碼方法1