[发明专利]一种张力控制的适应度计算方法及存储介质

说明书

一种张力控制器的适应度计算方法及存储介质，其中方法包括如下步骤，获取PID控制器的输入r(τ)，以及PID控制器的输出v(τ)，由PID控制器控制的张力控制器的输出y(τ)，计算得到PID控制器的输入系统误差e(τ)＝r(τ)‑y(τ)，计算系统的适应度函数：通过上述方案，能够解决现有技术中没有合适的参数指标表征系统的运行情况的问题，依靠通过上述方案，设计适应度指标，能够反映系统的工作情况是否正常。

技术领域

本发明涉及工业自动控制系统装置制造领域，尤其涉及一种评价控制伺服机构输出效能的适应度计算方法。

背景技术

随着科学技术的进步，在生产生活中对技术提出了更高的要求，特别是在控制工程中，对控制参数的选择、对控制结果的好坏起到举重若轻的作用。在络筒机的纱线卷绕过程当中，纱线的张力和张力波动会对产品的质量产生明显的影响。因此，在技术的推动下，诞生了闭环控制和模糊控制方法；他们能够有效地控制张力的大小和波动。张力控制器可以是有跟随作用的伺服机构。但是，这些控制方法的参数选择都依赖于专家的经验，依赖于人们对问题背景的认识。一旦面临新的设备、环境以及工况，又需要重新设计控制的参数；因此，传统的络筒机张力控制方案中存在着诸多弊端。

现行的诸多系统都采用PID控制方案。对于PID控制而言，PID参数整定显得尤为重要。为了满足自动化调参的需求，需要制定一种能够衡量PID参数控制效能的适应度计算方法。

发明内容

为此，需要提供一种新的适应度的计算方法，解决PID控制器的量化评价问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种张力控制器的适应度计算方法，所述张力控制器为受PID控制器控制的伺服机构，包括如下步骤，获取PID控制器的输入r(τ)，以及PID控制器的输出v(τ)，张力控制器的输出y(τ)，计算得到PID控制器的输入系统误差e(τ)＝r(τ)-y(τ)，

计算系统的适应度函数：

其中ω1、ω2为权值，τ为系统阶跃响应时间。

进一步地，当e(τ)＜0时，增加超调量e₁(τ)，适应度函数包括：

其中ω3为权值，e₁(τ)＝y(τ)-y(τ-1)。

进一步地，还包括步骤，采用人群搜索算法确定PID控制器的控制参数，K_p、K_i、K_d，

具体包括步骤，

随机生成矩阵P，所述矩阵P的种群数量为S，列数D代表控制参数的维度，该矩阵P可表示为S×D个微粒：

进行如下迭代步骤：计算S个PID参数的适应度函数计算结果，根据人群搜索算法确定每次迭代的各微粒的搜索方向和步长，更新各微粒的位置。

在进行预设次数的迭代后，确定使得适应度函数取值最小的PID参数。

进一步地，所述步长的计算方法为包括如下步骤：

计算高斯隶属函数u_A(x)：

u_A(x)＝exp[-(x-μ)²/2σ²]

其中，x为微粒位置，μ、σ为隶属函数参数；

u_i为S个种群中第i个个体的适应度函数的隶属度；I_i是第i个个体的适应度函数值按降序排列后的排序编号，