基于群智能算法的PID参数自动整定仿真研究.doc

摘要：为了解决工业生产中常见的闭环控制系统的PID参数优化，改善系统性能，达到相应的控制状态和生产质量。提出一种PID参数自动整定策略：基于群智能算法的PID参数自动整定。研究使用C语言设计在PC端进行PID参数自动整定过程的程序。在经典控制理论和群智能算法相结合的基础上，在PC端模拟PID控制系统，根据PID数字算法实现C语言程序的设计，再设计基于群智能算法的PID参数整定的评估函数，选择函数等，进行交叉迭代，得到最优PID参数，来解决常见闭环控制系统的PID参数优化和改善系统性能的问题。

实验结果表明，智能PID控制器的控制效果达到预期目标，克服了传统PID控制器存在诸多不足和缺点。本方法可以快速仿真复杂PID控制系统，优化控制算法以及计算控制过程中需要调整的参数，有效的减小的控制系统产生的误差，显著提高了系统稳定性，从而改善了相应系统性能。

关键词：PID控制器、群智能算法、整定PID。

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1课题研究的背景与意义-1

1.2 课题研究现状与发展趋势-2

1.3 研究的主要内容-3

1.4 论文章节安排-3

1.5 本章小结-4

2 相关技术介绍-4

2.1 模拟PID控制简介-4

2.1.1 PID控制原理-4

2.1.2 PID控制器各矫正环节的说明-5

2.2 数字PID控制介绍-5

2.2.1 位置式PID控制算法-6

2.2.2增量式PID控制算法-6

2.3 遗传算法简介-7

2.4 本章小结-8

3  基于PID控制的电机闭环控制系统的程序设计-8

3.1连续系统的数字PID控制系统仿真-8

3.2 离散控制系统的数字PID控制仿真-9

3.3 基于电机模型的数字PID控制系统的程序设计-11

4　遗传算法对PID参数的自动整定-13

4.1 遗传算法的基本流程-13

4.1.1 生成初始群体-13

4.1.2变异操作-14

4.1.3 交叉操作-14

4.1.4 选择操作-14

4.2基于遗传算法的函数优化-15

4.3  基于遗传算法整定的PD控制-16

4.3.1 基本原理-16

4.3.2 基于遗传算法的PD整定-16

4.4   基于遗传算法的PID参数自动整定的程序设计-17

5  系统调试-19

5.1系统调试结果-20

5.2调试结果分析-21

6 总结与展望-22

6.1 总结-22

6.2 展望-22

参 考 文 献-23

致　谢-24