计算机控制原理与应用作业-基于遗传算法的PID参数整定教材.docx

计算机控制原理与应用仿真作业 基于遗传算法的数字PID控制器 参数整定设计 控制工程专业 2012年12月 目录  TOC \o 1-3 \h \z \u  HYPERLINK \l _Toc343891703 一、问题重述  PAGEREF _Toc343891703 \h 2  HYPERLINK \l _Toc343891704 二、问题分析及算法设计  PAGEREF _Toc343891704 \h 2  HYPERLINK \l _Toc343891705 2.1遗传算法基本介绍  PAGEREF _Toc343891705 \h 2  HYPERLINK \l _Toc343891706 2.2数字PID参数整定  PAGEREF _Toc343891706 \h 2  HYPERLINK \l _Toc343891707 2.3基于遗传算法的PID参数整定  PAGEREF _Toc343891707 \h 2  HYPERLINK \l _Toc343891708 三、仿真实验设计  PAGEREF _Toc343891708 \h 2  HYPERLINK \l _Toc343891709 3.1编码和解码  PAGEREF _Toc343891709 \h 2  HYPERLINK \l _Toc343891710 3.2初始种群的确定  PAGEREF _Toc343891710 \h 2  HYPERLINK \l _Toc343891711 3.3性能指标函数的确定  PAGEREF _Toc343891711 \h 2  HYPERLINK \l _Toc343891712 3.4遗传算子的确定  PAGEREF _Toc343891712 \h 2  HYPERLINK \l _Toc343891713 3.4.1 选择算子的确定  PAGEREF _Toc343891713 \h 2  HYPERLINK \l _Toc343891714 3.4.2 交叉算子的确定  PAGEREF _Toc343891714 \h 2  HYPERLINK \l _Toc343891715 3.4.3 变异算子的确定  PAGEREF _Toc343891715 \h 2  HYPERLINK \l _Toc343891716 3.5程序算法设计  PAGEREF _Toc343891716 \h 2  HYPERLINK \l _Toc343891717 3.5.1算法的流程图  PAGEREF _Toc343891717 \h 2  HYPERLINK \l _Toc343891718 3.5.2 仿真程序  PAGEREF _Toc343891718 \h 2  HYPERLINK \l _Toc343891719 四、仿真实验结果及分析  PAGEREF _Toc343891719 \h 2  HYPERLINK \l _Toc343891720 五、总结与展望  PAGEREF _Toc343891720 \h 2  基于遗传算法的数字PID控制器参数整定设计  PAGE \* MERGEFORMAT 17 一、问题重述 在工业过程控制系统中，PID控制仍是应用最为广泛的控制方法。PID控制器参数的整定对于系统的性能指标有很大的影响，除了工程上常用的过渡过程响应法，临界稳定测量法，归一参数整定法等，PID控制器的参数也可以直接根据离散的被控对象模型及其要求的性能指标来确定，可以通过参数寻优的方法来确定PID控制器的参数。 对于式（1.1）的PID控制器（z变换形式），可以采用式（1.2）的二次型性能指标函数。 uk=Kp+Ki11-z-1+Kd1-z-1ek (1.1) J=k=0∞e2(k)+ρu2(k) (1.2) 其中ρ为常数，取值范围为0≤ρ≤1。 已知某伺服系统的对象传递函数为 Gs=1s(10s+1) (1.3) 对此伺服系统设计PID控制器，利用参数寻优的遗传算法，求得使性能指标J取得极小值的控制器参数。 二、问题分析及算法设计 2.1遗传算法基本介绍 遗传算法（Genetic Algorithm, GA），是模拟达尔文的遗传选择和自然淘