[發明專利]一種基于改進遺傳算法的PID控制參數的整定方法和系統

在審

• 申請號: 202210864808.9
• 申請日: 2022-07-21
• 公開（公告）號: CN115202191A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 趙全斌;陸英
• 申請（專利權）人: 上海微電機研究所（中國電子科技集團公司第二十一研究所）
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42;G06N3/12
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉春成

本申請涉及工業運動控制和過程控制技術領域，提供一種基于改進遺傳算法的PID控制參數的整定方法和系統。該方法包括：對第n代PID控制參數進行局部優化，得到第一PID控制參數；對第一PID控制參數進行全局優化，得到第二PID控制參數；若第二PID控制參數的染色體適應度未達到預設的適應度閾值，并且，n小于等于預設的終止進化代數，則對下一代PID控制參數重復進行優化；若第二PID控制參數的染色體適應度達到預設的適應度閾值，或者，n大于預設的終止進化代數，輸出整定后的PID控制參數并終止遺傳算法。該方法具備較強的全局搜索優化能力和較快的局部搜索優化速度，能夠實現PID控制參數的在線或離線自整定。

技術領域

本申請涉及工業運動控制和過程控制技術領域，特別涉及一種基于改進遺傳算法的PID控制參數的整定方法和系統。

背景技術

PID控制廣泛用于工業運動控制和過程控制領域，具有算法簡單、易于分析和實現、魯棒性較好和可靠性較高的特點。PID控制在控制目標數學模型已知的線性、確定和非時變的控制系統中，能夠實現非常良好的控制效果。但PID控制參數的整定方法非常繁瑣、復雜，對于復雜的實際工況，整定過程費時費力且容易出錯，不易達到較好的整定效果。另外，PID控制的性能對控制目標的參數變化非常敏感，因此當實際工況發生變化時，往往需要對PID控制參數重新進行整定。這些情形都需要采用PID控制參數的自整定技術來改善或解決。

作為一種智能優化算法，遺傳算法能夠在特定的范圍內，對PID參數進行搜索和優化，具有較高的效率和優化結果，得到了廣泛應用。雖然遺傳算法具有良好的全局搜索能力，不會陷入局部最優，但遺傳算法的局部搜索能力較差，在達到全局最優附近時，搜索優化速度變慢，往往不能快速收斂至真正的最優值。

因此，需要提供一種針對上述現有技術不足的改進技術方案。

發明內容

本申請的目的在于提供一種基于改進遺傳算法的PID控制參數的整定方法和系統，以解決或緩解上述現有技術中存在的問題。

為了實現上述目的，本申請提供如下技術方案：

本申請提供了一種基于改進遺傳算法的PID控制參數的整定方法，包括：

步驟S101、根據第n-1代PID控制參數、第n-2代PID控制參數，以及，第n-1代PID控制參數對應的染色體適應度、第n-2代PID控制參數對應的染色體適應度，基于預設的優化模型，對第n代PID控制參數進行局部優化，得到第一PID控制參數；其中，n表示所述遺傳算法的進化代數，n≥3，n為正整數；

步驟S102、對所述第一PID控制參數進行全局優化，得到第二PID控制參數；

步驟S103、若所述第二PID控制參數的染色體適應度未達到預設的適應度閾值，并且，n小于等于預設的終止進化代數，則將所述第二PID控制參數作為所述遺傳算法的下一代PID控制參數，重復執行步驟S101～步驟S102對所述下一代PID控制參數依次進行局部優化、全局優化；

步驟S104、若所述第二PID控制參數的染色體適應度達到預設的適應度閾值，或者，n大于預設的終止進化代數，輸出整定后的PID控制參數并終止所述遺傳算法。

優選地，所述基于預設的優化模型，對第n代PID控制參數進行局部優化，得到第一PID控制參數，具體為：

按照公式：

計算所述第一PID控制參數；