畢業(yè)論文—基于單純形法的pid控制器參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(編輯修改稿)
2024-09-07 00:32 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ，如圖3所示。圖3 仿真模型圖 圖中，Scope顯示控制系統(tǒng)階躍響應(yīng)波形，Scope1顯示控制器輸出。仿真程序見附錄2。 仿真結(jié)果與分析 在MATLAB中運行單純形尋優(yōu)程序，運行結(jié)果如圖所示：圖4 程序運行結(jié)果 系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng) 調(diào)用在MATLAB的Simulink中搭建的系統(tǒng)仿真模型，由得到的這3個尋優(yōu)參數(shù)，可得到系統(tǒng)最終的單位階躍響應(yīng)，如圖所示：圖5 系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng) 經(jīng)計算，系統(tǒng)輸出的超調(diào)量為，而且可以在很小的過渡時間內(nèi)達到穩(wěn)態(tài)，性能較好。 控制器的輸出 由Scope1可以得出控制器輸出（單位階躍響應(yīng)）波形：圖6 控制器輸出可以看出，當系統(tǒng)趨于穩(wěn)定時，控制器輸出趨于一個固定的值，這樣就避免了振鈴現(xiàn)象等問題，提高了系統(tǒng)的動態(tài)性能。 對速度品質(zhì)因數(shù)的考慮至于要達到這一要求，其實際意義可理解為：系統(tǒng)對于單位階躍輸入為無差跟蹤，對于單位速度輸入為有差跟蹤。對于由本文的尋優(yōu)結(jié)果形成的控制系統(tǒng)，其單位速度響應(yīng)為：圖7 系統(tǒng)的單位速度響應(yīng)波形圖可見，該系統(tǒng)對于單位速度輸入確實為有差跟蹤，所以符合要求。4 結(jié)論針對PID控制參數(shù)優(yōu)化正定問題，本文提出一種基于單純形法的最優(yōu)PID控制器設(shè)計方法。運行及仿真結(jié)果表明，系統(tǒng)超調(diào)量很小，動態(tài)過程平穩(wěn)，穩(wěn)態(tài)誤差近乎為零，具有較好的魯棒性和抗干擾性能。但是本設(shè)計仍然在一些方面存在缺陷，主要為： 鑒于工程背景的特殊性、控制算法的多樣性，本設(shè)計還有待進一步的研究和改進。 單純形算法本身固有的易陷入局部最小的局限性。 另外，由于時間關(guān)系，本文僅對單純形法進行了研究，并沒有與其他算法進行比較，這也是本文的缺陷所在。我會在以后的學(xué)習(xí)和研究盡力加以提高和完善。參考文獻[1] 王偉，張晶濤，柴天佑. PID參數(shù)先進整定方法綜述[J]. 自動化學(xué)報，2000，26（3）：347355.[2] 張磊. 基于單純形法PID控制器的最優(yōu)設(shè)計[J]. 信息與控制，2004，33(3)：376379.[3] ,. PID controller:recent tuning methods and design specification[J].IEEE Theory，2002，149（1）：4653.[4] 薛家慶. 最優(yōu)化原理與方法[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社 1992，132139.[5] 孫增圻. 計算機控制理論及應(yīng)用[M]. 北京：清華大學(xué)出版社 1989，2838.[6] 李華. 基于MTLAB環(huán)境下控制系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計[J]. 電氣傳動自動化，2002—4，24(2)：29—30.[7] 陶永華，尹怡欣，葛蘆生. 新型PID控制及其應(yīng)用[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1988.[8] 陳寶林. 最優(yōu)化理論與算法（第二版）[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2005.[9] 張薇，薛家慶. 最優(yōu)化方法[M]. 沈陽：東北大學(xué)出版社，2004.[10] 薛定宇. 反饋控制系統(tǒng)設(shè)計與分析一Matlab語言應(yīng)用[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2000．[11] 胡壽松. 自動控制原理[M]. 國防工業(yè)出版社，1994.[12] 劉曉謙，王勇，穆順勇. 基于單純形法的PID控制器參數(shù)優(yōu)化設(shè)計[J]. 2004，21(11).附錄1：global k1 k2 k3 k4 k5 k6 k7 k8 k9 k10 k11 k sl xl eee error t y overshoot adjustive_time。 %定義全局變量k1=2。k4=。k10=[1 1 1]。k5=1000。k2=。k3=。k8=3。t=10。h=k4。 %將尋優(yōu)步長附給hm=k8。 %將待調(diào)優(yōu)參數(shù)個數(shù)（調(diào)節(jié)器維數(shù)）附給mx0=k1039。 %將調(diào)優(yōu)參數(shù)的初始值賦附給x0kmax=k5。 %將最大尋優(yōu)步數(shù)附給kmaxya=k2。 %將壓縮因子附給yakuo=k1。 %將擴張因子附給kuoeee=k3。 %將精
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