[发明专利]一种基于改进遗传算法的PID控制参数的整定方法和系统

说明书

本申请涉及工业运动控制和过程控制技术领域，提供一种基于改进遗传算法的PID控制参数的整定方法和系统。该方法包括：对第n代PID控制参数进行局部优化，得到第一PID控制参数；对第一PID控制参数进行全局优化，得到第二PID控制参数；若第二PID控制参数的染色体适应度未达到预设的适应度阈值，并且，n小于等于预设的终止进化代数，则对下一代PID控制参数重复进行优化；若第二PID控制参数的染色体适应度达到预设的适应度阈值，或者，n大于预设的终止进化代数，输出整定后的PID控制参数并终止遗传算法。该方法具备较强的全局搜索优化能力和较快的局部搜索优化速度，能够实现PID控制参数的在线或离线自整定。

技术领域

本申请涉及工业运动控制和过程控制技术领域，特别涉及一种基于改进遗传算法的PID控制参数的整定方法和系统。

背景技术

PID控制广泛用于工业运动控制和过程控制领域，具有算法简单、易于分析和实现、鲁棒性较好和可靠性较高的特点。PID控制在控制目标数学模型已知的线性、确定和非时变的控制系统中，能够实现非常良好的控制效果。但PID控制参数的整定方法非常繁琐、复杂，对于复杂的实际工况，整定过程费时费力且容易出错，不易达到较好的整定效果。另外，PID控制的性能对控制目标的参数变化非常敏感，因此当实际工况发生变化时，往往需要对PID控制参数重新进行整定。这些情形都需要采用PID控制参数的自整定技术来改善或解决。

作为一种智能优化算法，遗传算法能够在特定的范围内，对PID参数进行搜索和优化，具有较高的效率和优化结果，得到了广泛应用。虽然遗传算法具有良好的全局搜索能力，不会陷入局部最优，但遗传算法的局部搜索能力较差，在达到全局最优附近时，搜索优化速度变慢，往往不能快速收敛至真正的最优值。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

本申请的目的在于提供一种基于改进遗传算法的PID控制参数的整定方法和系统，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

本申请提供了一种基于改进遗传算法的PID控制参数的整定方法，包括：

步骤S101、根据第n-1代PID控制参数、第n-2代PID控制参数，以及，第n-1代PID控制参数对应的染色体适应度、第n-2代PID控制参数对应的染色体适应度，基于预设的优化模型，对第n代PID控制参数进行局部优化，得到第一PID控制参数；其中，n表示所述遗传算法的进化代数，n≥3，n为正整数；

步骤S102、对所述第一PID控制参数进行全局优化，得到第二PID控制参数；

步骤S103、若所述第二PID控制参数的染色体适应度未达到预设的适应度阈值，并且，n小于等于预设的终止进化代数，则将所述第二PID控制参数作为所述遗传算法的下一代PID控制参数，重复执行步骤S101～步骤S102对所述下一代PID控制参数依次进行局部优化、全局优化；

步骤S104、若所述第二PID控制参数的染色体适应度达到预设的适应度阈值，或者，n大于预设的终止进化代数，输出整定后的PID控制参数并终止所述遗传算法。

优选地，所述基于预设的优化模型，对第n代PID控制参数进行局部优化，得到第一PID控制参数，具体为：

按照公式：

计算所述第一PID控制参数；