[发明专利]一种基于差分进化算法的电液伺服系统PID参数优化方法

权利要求书

1.一种基于差分进化算法的电液伺服系统PID参数优化方法，其特征在于，以待寻优的比例系数K_P、积分系数K_I和微分系数K_D三个参数为分量构成一个三维行向量，进行浮点数编码，组成差分进化算法的个体，以系统性能指标的倒数作为差分进化算法的适应度函数，采用最大迭代次数为终止条件；当运行到指定的迭代次数之后就停止运行，并将当前群体中的最佳个体作为PID参数的最优解；具体包括以下步骤：

步骤一、建立电液伺服系统数学模型，确定电液伺服系统内各配件的尺寸及性能参数；

步骤二、确定PID控制器比例系数K_P、积分系数K_I和微分系数K_D的范围；

步骤三、设置参数，包括群体规模M、变异因子F、交叉因子CR、最大迭代次数G；

步骤四、种群初始化，在三维空间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；

步骤五、计算种群个体适应度，求出最优适应度和最优个体；

步骤六、变异操作，把种群中任意两个个体的向量差加权并乘以变异因子F后再与第三个个体求和来产生变异个体；

步骤七、交叉操作，将变异个体与当代种群中某个预先决定的个体进行交叉操作生成试验个体，增加群体中个体的多样性；

步骤八、选择操作，在某个预先决定的个体和试验个体之间选择适应值较优的个体，通过不断地迭代计算，保留优良个体，淘汰劣质个体，引导搜索过程向最优解逼近；

步骤九、重复步骤五至步骤八，直至达到最大迭代次数G。

2.根据权利要求1所述一种基于差分进化算法的电液伺服系统PID参数优化方法，其特征在于，步骤五中采用误差绝对值时间积分性能指标作为待优化参数K_P、K_I、K_D选择的最小目标函数；参数选取的最优指标J为：

式中：e(k)为系统误差，u(k)为控制器输出，ω₁、ω₂为权值，T_S为采样时间；

为避免超调，采用惩罚功能，即一旦产生超调，将超调量作为最优指标的一项，此时最优指标J为：

式中：ω₃为权值。

3.根据权利要求1所述一种基于差分进化算法的电液伺服系统PID参数优化方法，其特征在于，电液伺服系统内各配件包括泵站、电液伺服阀、液压缸、位移传感器、控制器和放大器。