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基于混沌优化的PID控制器参数调整

王爽

   过去几十年里,工业过程控制技术取得了很大进展,但PID(比例积分微分)控制器仍然是工业控制系统的主要组成部分,因为它结构简单,容易理解,并且在各种工作条件下均具有良好的鲁棒性,尤其在减少可选的参数以及实现处理复杂过程时的具有良好的性能。 不过,确定适当的PID参数相当困难,这引起了学术和工业界的兴趣,许多研究报告与PID参数整定方案有关。多年来提出了许多PID参数的调整方法,在这方面有经典的Ziegler-Nichols法,Cohen-Coon法,稳定边界法以及最优化方法等。这些方法对PID控制器整定来说缺点有:(一)设置增益的规则过多,(二)闭环响应动力不足,以及(三)控制方法设计的数学复杂性。 最近,许多研究人员对作为传统数学方法的替代的现代启发式优化技术给予高度关注。本文提出了一种基于Logistic映射的混沌优化调整方法来确定PID控制器的参数。作为一个新兴的全局优化方法,混沌优化算法引起了工程应用的注意,混沌是一种有限的不稳定的动态行为,包括对初始条件的敏感以及无限不稳定的周期运动。基于混沌理论的优化算法是一种不同于现有的传统随机优化技术的搜索方法。通过分析动力学系统的Lyapunov指数计算方法,定量地讨论了Logistic映射的Lyapunov指数以及倍周期分岔情形,着重研究了Logistic映射处于混沌状态时所具有的遍历特性。与依赖概率的随机遍历搜索相比,他可以利用混沌的非重复性以更快的速度在给定的范围内实现全局搜索。混沌优化算法具有易于实现,执行时间短和避免局部最优等特点,是一个有前景的工程搜索算法。由于混沌映射具有确定性,遍历性和随机性,通过Logistic映射混沌序列引入混沌映射,利用MATLAB对被控系统的阶跃响应进行仿真,结果显示了本方法的在缩短系统调节时间与抑制负调、超调上的有效性,具有一定的理论与应用前景。……   
[关键词]:混沌优化;Logistic映射;PID;参数优化;MATLAB仿真
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:大连理工大学2010年