基于蜻蜓算法的PID控制器优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于蜻蜓算法的PID控制器优化方法，把蜻蜓算法与PID控制器结合，将PID控制器待优化的三个参数作为蜻蜓个体的位置信息，利用蜻蜓群体寻找食物的过程作为寻优过程并以误差性能指标ITAE作为其适应度函数实现PID控制参数的优化，最终得到一组最优的控制参数对被控系统进行控制，解决传统PID参数优化方法易出现费时、震荡且不能保证所调参数最优的问题。

PID controller optimization method based on Dragonfly algorithm

The invention discloses a method of optimized PID controller based on the algorithm of dragonfly, dragonfly algorithm combined with the PID controller, the PID controller three parameters to be optimized as the position information of dragonfly individuals, looking for food in the process as the optimization process and the error performance of ITAE as to realize the optimization of PID control parameter function the dragonfly group, finally get to control a set of optimal control parameters of the system, solve the traditional PID parameter optimization method is time-consuming and prone to shock and can not guarantee the optimal parameters of the problem.

【技术实现步骤摘要】
基于蜻蜓算法的PID控制器优化方法
：本专利技术涉及一种控制工程领域，特别是涉及一种基于蜻蜓算法的PID控制器优化方法。
技术介绍
：PID控制器是最早提出的反馈控制器之一，因其具有原理简单、易于实现、稳定性好、可靠性高和调整方便等特点，在工业控制系统中得到了广泛地应用。在工业控制领域，有超过95％的反馈回路部件使用的是PID控制器，然而由于PID控制本质是一种线性控制规律，在实际工业应用中对于一些非线性、高阶、时滞的复杂系统，常规的PID控制效果并不能满足生产要求。因此，PID控制器的参数优化一直是控制理论研究的一个重要课题。传统的PID控制参数主要是凭人工经验来调整，显然这种方法过于主观，可移植性差，不能保证最优控制。早期用于整定PID控制器参数的最典型的方法是Ziegler－Nichols(Z-N法)方法，该方法利用一套整定公式来对参数进行调整，虽简单容易，但却需具备一定的数学知识。近年来，随着智能控制技术的发展，相继出现了如基于神经网络的PID控制、基于模糊逻辑控制的PID参数自整定技术、基于遗传算法的PID参数自整定技术、基于蚁群算法的PID参数优化设计、基于粒子群优化算法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于蜻蜓算法的PID控制器优化方法，将DA算法中每个蜻蜓个体的位置信息对应为PID控制器的一组参数，并把控制系统的性能评价指标ITAE作为算法的适应度函数，算法经过迭代寻优最后所找到的最优的个体位置即为所求的最优的一组参数，其具体步骤如下：A、对种群规模N、与待优化控制参数的个数相对应的空间维数d、最大迭代次数Max_iteration以及控制参数Kp、Ki、Kd的取值范围进行参数设置；B、随机初始化蜻蜓种群的位置X及步长向量ΔX；C、将蜻蜓个体的位置信息依次赋值给Kp、Ki、Kd，其中每个蜻蜓个体对应一组控制参数；D、运行PID控制系统，求出每组控制参数对应的ITAE性能指标值，作为种群...

【技术特征摘要】
1.一种基于蜻蜓算法的PID控制器优化方法，将DA算法中每个蜻蜓个体的位置信息对应为PID控制器的一组参数，并把控制系统的性能评价指标ITAE作为算法的适应度函数，算法经过迭代寻优最后所找到的最优的个体位置即为所求的最优的一组参数，其具体步骤如下：A、对种群规模N、与待优化控制参数的个数相对应的空间维数d、最大迭代次数Max_iteration以及控制参数Kp、Ki、Kd的取值范围进行参数设置；B、随机初始化蜻蜓种群的位置X及步长向量ΔX；C、将蜻蜓个体的位置信息依次赋值给Kp、Ki、Kd，其中每个蜻蜓个体对应一组控制参数；D、运行PID控制系统，求出每组控制参数对应的ITAE性能指标值，作为种群中每个蜻蜓个体的适应度值；E、找出当前的最优个体和最差个体，将最优个体视为食物，将最差的个体视为外敌；F、更新邻域半径，更新每个个体的位置；若个体周围有邻近的个体，则更新个体的步长和位置；若当前个体领域内没有邻近个体，则通过随机游走的方式绕搜索空间飞行，并对个体位置进行更新；G、判断是否满足终止条件，若满足则结束，输出最优的ITAE值和最优的一组参数；否则返回步骤C继续迭代；H、把得到最优的一组参数带入公式得到PID控制器的传递函数。2.根据权利要求1所述的基于蜻蜓算法的PID控制器优化方法，其特征是：个体周围有邻近的个体，则通过以下公式更新个体的步长和位置：(a)、蜻蜓个体的步向量指示蜻蜓的运动方向及其步长，其公式为：ΔXt+1＝(sSi+aAi+cCi+fFi+eEi)+wΔXt(1)其中s为分离权重，a为对齐权重，c表示凝聚权重，f是食物权重因子，e为外敌权重因子，w是惯性权重，t为迭代计数器；(b)、蜻蜓个体位置向量的更新公式为：Xt+1＝Xt+ΔXt+1(2)其中t表示当前的迭代。3.根据权利要求2所述的基于蜻蜓算法的PID控制器优化方法，其特征是：所述指示蜻蜓个体运动方向及其步长的步向量由蜻蜓个体在群体运动中的间隔、队列、凝聚、寻找食物和躲避外敌五种行为组成，其中：(a)、间隔：指蜻蜓个体尽量避免与其他个体发生碰撞，该行为的计算公式如下：其中Si表示第i个个...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小魁，陈朝阳，卢金燕，徐平，闫絮，付立华，宋高峰，于有成，邓怀俊，邓杰，
申请(专利权)人：河南工程学院，
类型：发明
国别省市：河南,41