[发明专利]一种基于差分进化算法的PID控制器参数优化整定方法

摘要

本发明公开了一种涉及自动控制领域的基于群体智能寻优技术的PID控制器参数整定方法，采用一种能够综合衡量自动控制系统稳定性、快速性和准确性的积分性能指标作为适应度函数，利用差分进化算法的全局优化功能，搜索能使PID控制系统的性能指标函数值全局最小的比例系数                                                ，积分系数和微分系数作为PID控制器的最优整定参数。利用本发明提出的基于差分进化算法的PID控制器参数优化整定方法对直流电机转速闭环控制系统进行仿真实验，实验结果表明采用本发明方法整定所得的PID控制系统与采用常规整定方法的PID控制系统相比具有调节速度快，超调小的显著优点，是一种具有推广价值的PID控制器参数整定方法。

主权项

一种基于差分进化算法的PID控制参数优化整定方法，其特征在于：将每一组可行的PID控制器参数：比例系数K_P，积分系数K_I和微分系数K_D表示为差分进化算法操作种群中的个体，采用一个综合衡量控制系统稳定性、快速性和准确性的性能指标作为差分进化算法的适应度指标，利用差分进化算法搜索获得最优的PID控制器参数；所述的基于差分进化算法(DE)的PID控制器参数优化方法包括以下步骤：步骤A、确定PID控制器待整定参数比例系数K_P，积分系数K_I和微分系数K_D的可行范围；步骤B、根据控制系统的复杂程度确定差分进化寻优的群体规模M和最大允许迭代次数G_max；步骤C、生成初始种群，在n维空间(n取待寻优参数的个数，这里n＝3)中随机生成位于待整定参数可行范围内的M个个体，每个个体对应一组可行的PID控制器参数；步骤D、变异操作，通过把种群中任意两个个体的向量差加权后按一定的规则与第三个个体进行求和运算产生新个体；步骤E、交叉操作，增加群体中个体的多样性；步骤F、选择操作，将新个体与当代种群中某个预先决定的个体相比较，以确定两者中可以成为下一代的成员。