一种基于天牛须搜索算法的PID控制器参数整定方法技术

本发明专利技术涉及一种基于天牛须搜索算法的PID控制器参数整定方法，包括以下步骤：由PID控制器定义适应度函数，并初始化算法；根据控制系统模型计算天牛的适应度，更新历史最优解；产生随机方向；计算触须位置和相应的气味浓度，并更新天牛位置；修复超出变量空间的天牛；更新触须长度和步长；迭代直至满足终止条件。本发明专利技术可以有效、便捷、快速的整定出合理的PID控制器参数，使系统具有较小的超调量、调节时间和误差性能指标，响应快速，并很快达到稳定状态。

A parameter tuning method of PID controller based on Longhorn whisker search algorithm

The invention relates to a parameter tuning method of a PID controller based on longicorn whisker search algorithm, which includes the following steps: defining fitness function by the PID controller and initializing the algorithm; calculating longicorn's fitness according to the control system model, updating the historical optimal solution; generating random direction; calculating the position of tentacles and corresponding odor concentration, and updating longicorn's position; and repairing the out-of-variables. Spatial longicorn; update the length and step of the tentacle; iterate until the termination condition is satisfied. The invention can effectively, conveniently and quickly set reasonable parameters of the PID controller, so that the system has smaller overshoot, adjusting time and error performance indicators, fast response, and quickly reaches a stable state.

【技术实现步骤摘要】
一种基于天牛须搜索算法的PID控制器参数整定方法
本专利技术涉及自动控制
，特别是涉及一种基于天牛须搜索算法的PID控制器参数整定方法。
技术介绍
工业生产过程中，对于生产装置的温度、压力、液位等工艺变量常常要求维持在一定的数值上，或按一定的规律变化，以满足生产工艺的要求，所以需要控制器进行控制。PID控制器是最早实用化的控制器，它是根据PID控制原理对整个控制系统进行偏差调节，从而使被控变量的实际值与工艺要求的预定值一致。自PID控制器出现之后，许多的新型控制器被提出，但PID控制器因其结构简单、易于实施等优势，仍然广泛应用于工业过程控制。调查显示，目前在工业自动化领域中大约95％的闭环操作依然使用PID控制器。PID控制器是根据系统的误差，利用比例(P)、积分(I)、微分(D)计算出控制量进行控制的。可见控制器的性能取决于以上三个参数的选择，只有选择合适的参数才能完成相应的控制任务，所以PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容，也是自动控制领域的研究热点。目前，随着科学技术的不断发展，一些智能优化算法也被应用于PID控制器的参数整定。天牛须搜索(BeetleAnten本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于天牛须搜索算法的PID控制器参数整定方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据PID控制器来定义待优化的目标函数，以及优化变量范围，并对天牛进行初始化设定；(2)将天牛的位置值代入PID控制器并运行控制系统模型，将得到的性能指标作为适应度值，更新天牛的历史最佳位置以及相应的适应度值；(3)随机产生一个方向，用于表示天牛的随机搜索；(4)计算天牛左右两个触须的位置值；(5)计算两个触须处的气味浓度，即将触须位置值代入PID控制器并运行控制系统模型，得到的性能指标作为适应度值，并将得到的适应度值回传到算法中以更新天牛位置；(6)对超出优化变量空间范围的天牛进行修复；(7)更新天牛的触须...

【技术特征摘要】
1.一种基于天牛须搜索算法的PID控制器参数整定方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据PID控制器来定义待优化的目标函数，以及优化变量范围，并对天牛进行初始化设定；(2)将天牛的位置值代入PID控制器并运行控制系统模型，将得到的性能指标作为适应度值，更新天牛的历史最佳位置以及相应的适应度值；(3)随机产生一个方向，用于表示天牛的随机搜索；(4)计算天牛左右两个触须的位置值；(5)计算两个触须处的气味浓度，即将触须位置值代入PID控制器并运行控制系统模型，得到的性能指标作为适应度值，并将得到的适应度值回传到算法中以更新天牛位置；(6)对超出优化变量空间范围的天牛进行修复；(7)更新天牛的触须长度和步长；(8)判断是否满足终止条件，若满足，则输出最优解，否则返回至步骤(2)。2.根据权利要求1所述的基于天牛须搜索算法的PID控制器参数整定方法，其特征在于，所述步骤(1)中PID控制器的形式为：其中，e(t)为系统误差，Kp、Ki和Kd分别为比例环节系数、积分环节系数和微分环节系数；所述目标函数采用控制系统的误差性能指标ITAE表示为：初始化设定时需要定义Kp、Ki和Kd的范围，并在定义的范围内随机产生天牛的初始位置，初始化的参数包括天牛触须的长度d、步长δ、触须长度的衰减系数rd和步长的衰减系数rδ。3.根据权利要求1所述的基于天牛须搜索算法的PID控制器参数整定方法，其特征在于，所述步骤(3)中通过随...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐鑫，沈波，黄聪，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海,31