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第 2l卷 第 2期 华 侨 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) V0L 2l No.2
2000年 4月 JournalofHuaqiaoUniversity (NaturalScience) ADr.2000
文章螭号 1000-5013(2000)02—0200—05
基于遗传算法的 PID参数优化设计
叶,rof ~。1
周 凯 汀 郑 力新②
①‘ 华侨太学 电子工程系.@ 华侨_^学电气工程与 自动化系 .泉州 36201】)
摘要 提 出一种新 的PID 参数设计方法 . 模糊他 的性能 指标 为 目标函数、以设计参数 的取值范
围及板 限性 能指标 为 约柬条件 .建立优 化数 学 模 型.结果表珥 .在 Mat]ab环境 下 .将遗传 算法 同
Simutink仿真技术有机 融台 .求解该优化模 型.该法能 有效提高编程效率 .所得优 化解大 大提高系
撕 ’
P1D
美蕾词 .参数优优化化设计,遗遗传传算算法法 悖’彩f、’bTJ
中田分类号 TP2734 文献标识码 A
-rP275/
最近几年来 ,模拟生物进化 过程 的遗传算法 (GA)作 为求解 优化问题 的有 效手 段 ,开始被
引入 控制 系统 的设计 中。 ,GA 采 用纯数值 计算方法 和随机进 化策略 ,无 需梯度 信息.它能有
效地攻 克十分 困难 的优化 问题 ,使 处理 问题更 具灵 活性 、适 应性 、鲁棒性和全 局性.它不仅 能提
高控制系统设计 的品质 ,而且能降低设计 的难度.因此 ,在控镧系统设计 中有着广 阔的应用前
景.本文提 出一种基于遗传算法 的PID优化设计方法 .它是一种纯数值计算方法 ,有别于常用
的分析法和作 图法.它能较好地融台 GA,Matlab编程和 Simulink仿真技术 ,使得优化设计摆
脱 了复杂的公式和 图表 ,变得异 常简单且 极具工程性.这种 方法具有适用对象广 和全局优化 能
力强等优越 性.
1 优化模型的建立
典 型 的 PID控 制框 图如图 l所 示 ,其 中 G0()是控 制对象,在实际工程 控制 中,Go()一般
被辩识成 一阶加延 时、二 阶加 延 时或积分加一 阶加 延时等数学模 型.PID 的设计 参数为 比例 放
大 系数 。、积 分时间常数 T 、微 分时 间常数 Ta.从数 学角度来讲 ,一 旦 系统 中对 象模 型确 定
后 ,系统性 能指标 是设计参 数的多峰非线性 函数.然而 ,该代数表 达式难 以求 出,特别 是在有纯
延 时环节 的情况下.故程 序采用 了 Matlab编程及 Simulink仿 真技术.在 Matlab及 Simulink
强大专业功能的支持下 ,可方便地获得对应 PID参数 的阶跃响应 曲线 .),(),进一步获得 系统
的时间域性 能指标超 谓 ()为
一 (.), 一 jk)/y × i00 ,
收稿 日期 1999—07—09 作者筒介 周凯汀 (1968一).女,讲师
基金项 目 华侨大学科研基金资助项 日
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第 2期 周觊汀等 :基于遗传算法 的PID参敷优化设计 201
其 中 一 为 “)时间响应 的最 大值 .Y 为 ()时 间响应 曲线 的稳态值 .过渡时 间
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