PID参数优化与整定方法论文-毕业论文（设计）.doc

中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文） PAGE 3 l 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文） 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文） 摘 要 PID控制器现在仍然是应用最广泛的工业控制器，其关键在于对PID参数的优化整定,而采用常规的手工整定方法已经难以满足要求，目前需要解决对PID参数的高效优化问题。 本论文首先介绍了PID控制方法和常规PID参数整定方法，编程实现了数字PID控制器和基于遗传算法的参数自整定程序，然后将遗传算法用于不同的被控对象进行PID参数的整定及优化，为了对比控制效果，应用MATLAB软件进行了仿真验证，并用仿真曲线进行直观的对比。 结果表明遗传算法能够在对所求解问题一无所知的情况下,快速从全局搜索出优化的控制参数,是一种高效的PID参数整定方法。 关键词: 遗传算法;PID控制器;参数整定;仿真 ABSTRACT PID controller now it is still used widely in practical industrial control, and the key of PID controller lies in the tuning of PID parameters. The normal application of traditional PID controller cannot satisfy the request. What need to be resolved now is how to optimize PID parameters efficiently. First of all, this paper introduces the PID control method and conventional method of PID parameter tuning, programs a digital PID controller and a parameter self-tuning procedure based on genetic algorithm, and then makes use of genetic algorithm to different objects for PID parameters tuning and optimization. In order to contrast the effects of control, we carried out simulations using MATLAB software, and contrast them directly with visual simulation curve. The results show that the genetic algorithm can quickly search for a set of control parameters from the overall optimization knowing nothing about the circumstances, and so that it is a highly effective method of tuning PID parameters. Keywords: Genetic algorithm; PID controller; parameter tuning; simulation 目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u 第1章 前言 1 1.1 PID控制发展概况 1 1.2 PID参数整定方法概述 2 第2章 PID控制算法及参数整定 4 2.1 PID控制算法 4 2.1.1 PID控制器的基本原理 4 2.1.2数字PID控制器 6 2.2 常规PID参数整定方法 9 2.2.1 Ziegler-Nichols整定方法 9 2.2.2 改进的Ziegler-Nichols整定方法 10 2.2.3 ISTE最优设定方法的经验公式 11 2.2.4 Haalman法的计算公式 12 2.2.5 KT整定法 14 第3章 基于遗传算法的PID参数寻优 16 3.1 遗传算法概述 16 3.2 标准遗传算法操作 17 3.2.1 编码方式 17 3.2.2初始种群的设定 19 3.2.3适应度函数 20 3.2.4遗传操作 20 3.2.5 收敛性 25 3.2.6遗传算法中关键参数的确定 26 3.3 遗传算法的主要步骤 27 3.3.1 准备工作 27 3.