基于遗传算法的PID参数优化毕业设计（论文）(2)

评阅教师评阅书

评阅教师评价： 一、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 评阅教师： （签名） 单位： （盖章） 年 月 日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价： 一、答辩过程 1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、学生答辩过程中的精神状态 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 评定成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 教研室主任（或答辩小组组长）： （签名） 年 月 日 教学系意见： 系主任： （签名） 年 月 日

辽宁科技大学本科生毕业论文

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基于遗传算法的PID参数优化

摘要

PID控制一直是工业生产过程中应用最为广泛而且最为成熟的一种控制，它以其算法简单、可靠性高、鲁棒性好等优点应用于工业控制领域。PID 控制器有三个参数：比例、积分和微分系数，当PID结构确定的情况下，这三个参数将会决定控制器的品质，参数的调节和优化至关重要。遗传算法（Genetic Algorithm , GA）源于生物系统的研究，而后由Holland 教授和学生创造出适合于复杂系统优化的自适应概率化技术，本文主要研究遗传算法的基本概念和原理，利用遗传算法对控制系统进行PID参数优化，遗传算法在优化的过程中，与常规方法相比更加便捷和迅速，整定的精度相对较高。最后通过MATLAB语言，对该系统进行了仿真，实验结果证明了遗传算法的动态特性和控制效果，证明其有效性与可靠性。

关键词： 遗传算法, PID控制器, 参数优化, 仿真

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PID Parameters Optimization Based on

Genetic Algorithm

Abstract

PID control has been the most extensive and the most mature of a control in the process of application on the industrial production. It has a wide application in the field of industrial control because of its simple algorithm and , reliability and robustness. PID controller has three parameters: proportional, integral and differential coefficient, when to determine the structure of the PID, the three parameters will determine the controller's quality, and the parameter regulation and optimization will be very important. Genetic algorithm (GA) sources in the study of biological systems, and then professors Holland and his student created a technology which is suitable for the complex system optimization of adaptive probability. The basic concept and principle of the main purpose of this paper is to study the genetic algorithm and using the genetic algorithm to optimize the PID parameters of the control system. The genetic algorithm compared to the conventional methods is more convenient and quickly in the optimization process, also it’s tuning accuracy is relatively high. At last, the system is simulated by MATLAB, and the results prove the dynamic characteristic and control effect of the genetic algorithm, and prove its validity and reliability.

Key words: Genetic algorithm；PID controller; Parameter optimization；Simulation

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目 录

1 绪论 ................................................................... 1

1.1 选题意义与研究价值 ................................................. 1

1.1.1 PID控制器 .................................................... 1 1.1.2 PID 控制器参数优化分类 ........................................ 3 1.1.3 遗传算法的简介 ................................................ 7 1.2国内外研究现状 ..................................................... 7 1.3 本文的主要研究内容 ................................................. 8

2 遗传算法 .............................................................. 9

2.1 遗传算法概要 ....................................................... 9 2.2 基本遗传算法的实现技术 ............................................ 10

2.2.1算法流程 ..................................................... 10 2.2.2 编码方法 ..................................................... 11 2.2.3 适应度函数 ................................................... 11 2.2.4 选择、交叉、变异算子 ......................................... 12 2.3 遗传算法与其他算法比较 ............................................ 12 2.4 遗传算法优点 ...................................................... 14

3 基于遗传算法的PID控制器参数优化 ................................. 16

3.1 传统遗传算法的PID整定 ............................................ 16 3.2 算法步骤 .......................................................... 17 3.3 系统仿真—MATLAB语言 ............................................. 17

3.3.1 遗传算法的参数设置 ........................................... 18 3.3.2 MATLAB 遗传算法操作 ....................................... 18

4 基于遗传算法的PID参数优化的应用 ................................. 20

4.1 柴油机调速系统模型概述 ............................................ 20

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