基于浮点数编码遗传算法的PI参数优化算法
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１ 引 言
在 工业过程控 制的发展 史上 ， 控制 是历 史最悠 ＰＩ Ｄ 久， 生命 力最强 的控 制方式 ， 目前 ９ ％ 以上 的控 制 回路 Ｏ 仍采用 Ｐ Ｄ控 制器… 。由于常规理论整定法 复杂 、繁琐 Ｉ １ 且效果 不佳 ， 而工程 整定法 实 际上 属于 人工整 定法 ， 需 要 实际操作者 有一定 的控 制领域知 识和 丰富的经验 ， 整 定往往费 时且 难 以满足控 制要求 。 因此 ， 究智能控 制 研 优化 ＰＩ Ｄ参数 具有 十分重要 的工程实 际意义 。
２ Ｅ ｓ ｔ ａ Ｃ ．Ｌ ｄ， ａ ｇ ｈ ｕ０ １０ ｉａ） ． ａｔ ｉ ｌ ｏ， ｔ．Ｃ ｚ ｏ ６ ６ ０Ｃｈｎ Ｏｐ ｃ ｎ
Ａｂｓ ｒ ｃ ：Ｔｈ ｓ ａ ｔ ｌ ｎ ｒ ｄ ｃ ｓ Ｐ Ｄ ａ ａ ｔ ｒｏ ｔ ｚ ｔｏ ｔ ｏ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｆ ｏ ｔ ｇ ｐ ｉ ｔｃ ｅ ｅ ｅ ｉ ｌ ｏ ｉｈ ｔａ ｔ ｉ ｒｉ ｅ ｉ ｔｏ ｕ ｅ Ｉ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｐ ｉ ｃ ｍｉ ａ ｉ ｎ ｍｅ ｈ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｌ ａ ｉ — ｏ ｎ ｏｄ ｄ ｇ ｎ ｔ ａ ｇ ｒｔ ｍ， ｉ ｇ ｎ ｃ ｕｓｎ
Leabharlann Baidu
化 过程 的计 算模 型 。它 的思 想 源于 生物 遗传 学和 适者 生存 的 自然规律 ， 是一种全 局迭代 搜索算法 。遗传算 法 把待优化 的参数 编码 ， 然后 形成一个 初始种群 作为待求
ＨＥ ｏ ｇ ｘ ａ ， ＡＮ ｎ － ｉ ｇ ＣＨ ＡＮＧ ｏ ｃ ｎ Ｔ ｎ － ｉ ｎｇ Ｈ Ｎｉ ｇ ｑ ｎ ， Ｂａ －ｈｕ
（ ． ｃ ｏ ｌ ｆ ｎｒｌ ｃｅ ｃ ｄＥ ｇｎ ｅｉｇ Ｎｏｔ ｈｎ ｌｃ ｉ ｏ ｒ ｉｅｓｔ， ｏ ｉｇ０ １ ０ ｉａ １ Ｓ ｈ ｏ Ｃｏ ｔ ｉｎ ｅ ｎ ｎ ｉｅ ｒ ， ｒ Ｃ ｉａ ｅ ｔ ｃ ｗｅ ｖ ｒｉ Ｂａ ｄｎ ７ ０ ３Ｃｈｎ ； ｏ ｏＳ ａ ｎ ｈ Ｅ ｒ Ｐ Ｕｎ ｙ
ａ ｄ ｏ ｒ ｌ ｉ ｒ ｅ ｓ ｓｅ ｐ ｒ ｏ ｍ ａ ｃ ． ｅ ｓｍｕ ａ ｉ ｎ ｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ｈ ｔｃ ｄ ｄ ｂ ｌ ａ ｉ ｇ ｐ ｉ ｔｇ ｎ ｔｃ ａ ｇ ｒｔ ｍ ｎ ｖｅ ａ ｌ ｍｐ ｏｖ ｙ ｔ ｍ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ Ｔｈ ｉ ｌ ｔ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｔ ａ ｏ ｅ ｙ ｆｏ ｔ — ｏ ｎ ｅ ｅ ｉ ｌ ｏ ｉｈ ｏ ｓ ｎ ｐ ｒ ｍ ｅ ｅ ｐ ｉ ｚ ｔｏ ｎ ｂ ｅ ｙ ｔ ｍ ａ ｏ ｄ ｄｙ ａ ｃ ｑ ａ ｉｙ ａ ｄ ｓｅ ｄ ｔ ｔ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉ ｔｃ ． ａ ａ ｔ ｒｏ ｔｍｉ ａ ｉ ｎ ｅ ａ ｌ ｓｓ ｓｅ ＰＩｈ ｓ ａ ｇ ｏ ｎ ｍｉ ｕ ｌｔ ｎ ｔ ａ ｙ ｓａ ｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｓｉ ｓ
关 键 词 ： 传算 法 ； Ｉ 遗 Ｐ Ｄ控 制 器 ； 数优 化 参
中图分类号： １３ ＴＰ ８
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：０ ３ ２ １２ １）２ ０ ６ ０ １０ ７ ４ （０ １０ ０ ０ ４
ＰＩ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ｚ ｔ ｎＭｅ ｈ ｄ ｒ ｍｅｅ ｉ ａ ｉ ｔ ｏ Ｐ Ｏｐ ｍｉ ｏ Ｂａ ｅ ｎｔ ｅ Ｆｏ ｔ ｇ－ ｏｎ ｄ ｄ Ｇｅ ｅ ｉ Ａｌｏ ｉ ｍ ｓ ｄ ｏ ｈ ｌａ ｉ － ｉｔ ｎ Ｐ Ｃｏ ｅ ｎ ｔ ｇ ｒｈ ｃ ｔ
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自 化 术 应 ０１ 第３ 卷 期 动 技 与 用 ２１ 年 ０ 第２
控 制 理 论 与 应 用
Ｃｏｎ ｒ ｌ ｔｏ Ｔｈｅ ｒ ｎ ｐｌ ａｔ ｎｓ ｏ ｙ ａ ｄ Ａｐ ｉ ｉ ｃ ｏ
基 于 浮 点 数 编 码 遗 传 算 法 的 Ｐｌ 数 优 化 算 法 参
何 同祥 １ ．韩 宁 青 １ 李 洪 亮 ， 保 春 ， 常
ｏ ｅ ｅ ｉ ｌ ｏ ｉ ｍ ｏ ａ ｈ ｅ ｅ ａｌ ｐ ｉ ｍ ｏ ｕ ｉ ｎ ｏ ｅｏ ｔ ｚ ｔ ｎ ｔ ｅ ｕ ｅ ｔ ｅ ｄ ｆ ｃ ｌ ｏ ｄ ｓｇ Ｉ ｐ ｒ ｏ ｍ ａ ｃ ， ｆｇ ｎ ｔｃａ ｇ ｒｔ ｈ ｔ ｃ ｉｖ ｌｏ ｔ ｍｕ ｓ ｌ ｔ ｆ ｈ ｐ ｉ ｏ ｔ ｍｉ ａ ｉ ， ｏ ｒ ｄ ｃ ｉ ｕ ｔ ｔ ｅ ｉ ｎ Ｐ Ｄ ｅ ｒ ｎ ｅ ｏ ｈ ｉ ｙ ｆ
（． １ 华北 电力大学 控制理 论与控 制工程学 院 ， 北 保定 ０ １ ０ ； ． 河 ７ ０ ３ ２ 河北东光化工有 限公 司 河北 沧州 ０ １ ０ ） ６ ６ ０
摘 要 ： 本文介绍 了基于浮点数编码遗传算法寻优 的 Ｐ Ｄ参数优化方法 ， Ｉ 采用误差绝对值时间平方积分性能指标作为参数选择的 目标 函数， 利用遗 传算法的全局搜索能 力， 实现对全局最优解的寻优 ， 以降低 Ｐ Ｄ参数整定的难度 ， Ｉ 达到总体提高系统性能 的目的。 仿真结 果表 明， 通过浮点数编码遗传算法进行 Ｐ 参数优化可使系统具有很好的动态 品质和稳态特性 。 Ｉ
１ 引 言
在 工业过程控 制的发展 史上 ， 控制 是历 史最悠 ＰＩ Ｄ 久， 生命 力最强 的控 制方式 ， 目前 ９ ％ 以上 的控 制 回路 Ｏ 仍采用 Ｐ Ｄ控 制器… 。由于常规理论整定法 复杂 、繁琐 Ｉ １ 且效果 不佳 ， 而工程 整定法 实 际上 属于 人工整 定法 ， 需 要 实际操作者 有一定 的控 制领域知 识和 丰富的经验 ， 整 定往往费 时且 难 以满足控 制要求 。 因此 ， 究智能控 制 研 优化 ＰＩ Ｄ参数 具有 十分重要 的工程实 际意义 。
２ Ｅ ｓ ｔ ａ Ｃ ．Ｌ ｄ， ａ ｇ ｈ ｕ０ １０ ｉａ） ． ａｔ ｉ ｌ ｏ， ｔ．Ｃ ｚ ｏ ６ ６ ０Ｃｈｎ Ｏｐ ｃ ｎ
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Leabharlann Baidu
化 过程 的计 算模 型 。它 的思 想 源于 生物 遗传 学和 适者 生存 的 自然规律 ， 是一种全 局迭代 搜索算法 。遗传算 法 把待优化 的参数 编码 ， 然后 形成一个 初始种群 作为待求
ＨＥ ｏ ｇ ｘ ａ ， ＡＮ ｎ － ｉ ｇ ＣＨ ＡＮＧ ｏ ｃ ｎ Ｔ ｎ － ｉ ｎｇ Ｈ Ｎｉ ｇ ｑ ｎ ， Ｂａ －ｈｕ
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关 键 词 ： 传算 法 ； Ｉ 遗 Ｐ Ｄ控 制 器 ； 数优 化 参
中图分类号： １３ ＴＰ ８
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：０ ３ ２ １２ １）２ ０ ６ ０ １０ ７ ４ （０ １０ ０ ０ ４
ＰＩ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ｚ ｔ ｎＭｅ ｈ ｄ ｒ ｍｅｅ ｉ ａ ｉ ｔ ｏ Ｐ Ｏｐ ｍｉ ｏ Ｂａ ｅ ｎｔ ｅ Ｆｏ ｔ ｇ－ ｏｎ ｄ ｄ Ｇｅ ｅ ｉ Ａｌｏ ｉ ｍ ｓ ｄ ｏ ｈ ｌａ ｉ － ｉｔ ｎ Ｐ Ｃｏ ｅ ｎ ｔ ｇ ｒｈ ｃ ｔ
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控 制 理 论 与 应 用
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基 于 浮 点 数 编 码 遗 传 算 法 的 Ｐｌ 数 优 化 算 法 参
何 同祥 １ ．韩 宁 青 １ 李 洪 亮 ， 保 春 ， 常
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（． １ 华北 电力大学 控制理 论与控 制工程学 院 ， 北 保定 ０ １ ０ ； ． 河 ７ ０ ３ ２ 河北东光化工有 限公 司 河北 沧州 ０ １ ０ ） ６ ６ ０
摘 要 ： 本文介绍 了基于浮点数编码遗传算法寻优 的 Ｐ Ｄ参数优化方法 ， Ｉ 采用误差绝对值时间平方积分性能指标作为参数选择的 目标 函数， 利用遗 传算法的全局搜索能 力， 实现对全局最优解的寻优 ， 以降低 Ｐ Ｄ参数整定的难度 ， Ｉ 达到总体提高系统性能 的目的。 仿真结 果表 明， 通过浮点数编码遗传算法进行 Ｐ 参数优化可使系统具有很好的动态 品质和稳态特性 。 Ｉ