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技术分析DCW

基于改进粒子群优化算法的分数阶PID控制器

李小松，孙志敏

（太原科技大学电子信息工程学院，山西太原030024）

针对控制系统控制性能不稳定的问题，实践中可在控制系统里设定一种分数阶PID控制器。相比于整数阶PID控

摘要：

λμ

制器，分数阶PID控制器增加了和两个控制参数，这样可以让控制器在控制过程中拥有更好的性能，但同时也使得参数

整定使用更加困难。为了更容易地求出控制器的参数，需要使用改良过的粒子群（PSO）优化方法来进行整定，将时间误差

绝对值（ITAE）准则应用到控制器的控制过程当中，可以快捷地得出分数阶PID控制器的优化参数。通过对常规PID控制器

与分数阶PID控制器的仿真结果进行对比，经过优化后的粒子群算法得到的参数在运用到控制系统中时会得到的更好的效

果，说明了优化后的分数阶PID控制器的控制效果要优于整数阶PID控制器的控制效果。

分数阶PID；粒子群算法；参数整定

关键词：

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.03.023

TP273A：1672-7274（2024）03--03

中图分类号：文献标志码：文章编码0075

FractionalOrderPIDControllerBasedonImprovedParticleSwarm

OptimizationAlgorithm

LIXiaosong,SUNZhimin

(SchoolofElectronicInformationEngineering,TaiyuanUniversity

ofScienceandTechnology,Taiyuan030024,China)

Abstract:

integerorderPIDcontroller.

Keywords:fractionalorderPID;particleswarmoptimizationalgorithm;parametertuning

随着近年来科技的不断进步，工业和医疗对科Optimization，PSO）优化算法是当下获取参数运用比

技的要求也越来越高。在20世纪90年代Podlubny较广泛的新型算法。

提出，将传统PID控制器引入微分阶次μ和积分阶次1分数阶微积分及分数阶PID控制器

[1-2]

λ，增加了FOPID控制器的控制范围，控制精度

1.1分数阶微积分

大大提高，在被控对象的控制过程中也可以更加灵

活地操作。整数阶微积分通过延伸的方式推出分数阶微积

相比于传统PID控制器，FOPID控制器增加了两分，只要不是整数阶次的微积分就可以被定义成分数

个参数，在参数整定方面，FOPID控制器变得更加复阶微积分。若想实现多种阶次的微积分也需要依靠分

杂。传统控制中采用整数阶PID控制器是因为缺少求数阶微积分，分数阶微积分的算子能在整数阶微积分

解分数阶微分方程的数学工具，FOPID控制器虽然可