【技术实现步骤摘要】
自适应PID参数整定方法、系统、电子设备及存储介质
[0001]本专利技术涉及自动化控制领域，尤其涉及一种自适应PID参数整定方法、系统、电子设备及存储介质。
技术介绍
[0002]比例
‑
积分
‑
微分控制器（Proportion Integration Differentiation ，简称PID）由比例单元 P、积分单元 I 和微分单元 D 组成。通过Kp， Ki和Kd三个参数的设定。PID控制器主要适用于基本线性和动态特性不随时间变化的系统。控制器把测量值和一个设定值进行比较，然后把这个差别用于计算新的输入值，这个新的输入值的目的是可以让系统的测量值达到或者保持在参考值。
[0003]PID控制器是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件。在自动化控制过程中，PID控制器是目前应用最为广泛和鲁棒性最强的控制器，在化工制造、机器人控制以及过程工业控制中占据了大量的应用量。而PID控制器的控制效果主要由其参数决定的，所以PID参数整定是控制系统设计的核心内容。PID控制器的控制效果...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种自适应PID参数整定方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1：获取加权适应度函数及其权重，并通过加权适应度函数及其权重自动选取遗传算法的搜索空间以及迭代步数；步骤2：基于被控对象执行阶跃实验得到的阶跃响应特性曲线确定被控对象的传递函数，并计算面积参数；步骤3：基于面积参数，通过数值优化整定算法确定初始PID参数；步骤4：基于传递函数构建的传递函数模型，计算使用初始PID参数的闭环回路的适应度函数；步骤5：根据所述遗传算法的搜索空间、迭代步数以及适应度函数，对所述初始PID参数进行优化搜索，确定最优PID参数。2.根据权利要求1所述的自适应PID参数整定方法，其特征在于，步骤1包括：根据期望闭环回路单位阶跃稳态时间内时间乘以误差平方的积分ITSE、闭环回路的超调量S1、响应时间S2、测量值平滑度的度量S3、输出值得平滑度的度量S4、测量值是否能跟踪设定值S5的评估项目结合对应的权重进行加权计算，得到函数评分，计算公式为：score为函数评分，ITSE表示期望闭环回路单位阶跃稳态时间内时间乘以误差平方的积分，i为评估项目的编号，W
i
为权重，S
i
为评估项目；根据函数评分计算得到加权适应度函数，计算公式为：Fitness表示加权适应度函数。3.根据权利要求2所述的自适应PID参数整定方法，其特征在于，其中ITSE计算公式为：ITSE表示期望闭环回路单位阶跃稳态时间内时间乘以误差平方的积分，e(t)表示在t采样时刻设定值与测量值的偏差量，N为期望闭环回路单位阶跃稳态时间；闭环回路的超调量S1的计算公式为：其中Sv为闭环阶跃曲线设定值，y(t)为测量值；响应时间S2为根据闭环测量值达到最大值的时间与稳态时间的比值得到；测量值平滑度的度量S3、输出值得平滑度的度量S4分别为仿真闭环回路测试中的测量值与输出值的一阶导数零点数量；测量值是否能跟踪设定值S5为由采样时刻设定值与测量值的偏差量e(t)计算得到。4.根据权利要求1所述的自适应PID参数整定方法，其特征在于，步骤2包括：
被控对象执行阶跃实验，得到的阶跃响应特性曲线y0(t)，表示为：其中
∆
U为开环阶跃输入值得差值，y(t)为测量值，y0(t)也可被写为A0；根据阶跃响应特性曲线确定面积参数A1、A2、A3、A4和A5；其中A1为静态增益Kpr与y0(t)曲线围成的面积，公式为：A2为A1与y1(t)曲线围成的面积，公式为：同理，A3为A2与y2(t)曲线围成的面积，A4为A3与y3(t)曲线围成的面积，A5为A4与y4(t)曲线围成的面积；被控对象的传递函数为：其中T
del
为滞后时间，a
n
和b
m
为传递函数参数，面积参数A1至A5可以通过该传递函数计算得到：其中k=1,2,3...
【专利技术属性】
技术研发人员：褚健，刘志勇，吴洁芸，高宇廷，吴庆尉，
申请(专利权)人：浙江中控技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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