MPL-B430P-MK24AA

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1,《發電廠DCS監控系統》
2,《智能平鋼化爐系統制造》
3,《PLC可編程輸送控制系統》
4,《DCS集散控制系統》
5,《智能型消防供水控制系統》
6,《化工廠藥液恒流量計算機控制系統》
7,《電氣控制系統》造紙,印染生產線,變電站綜合自動化控制系統

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自動平衡式數字式顯示儀表是一個輕載位置隨動控制系統, 要求系統的響應速度快, 超調量小, 能快速達到穩定狀態, 穩態誤差小等。因此為了獲取滿意的動態性能, 必須采用數字控制器對系統進行調節。
PID控制器由于具有較強的魯棒性, 能夠在較大范圍適應不同工作條件, 同時簡單易用, 因此得到廣泛應用。 PI D控制器參數的優化成為人們關注的問題。

基于遺傳算法優化 PID控制器的三個參數 K p 、K i 、 K d 的具體確定步驟如下。
1)確定每個參數的范圍和編碼長度, 進行編碼。
2)隨機產生 n個個體構成初始種群 P( 0)。
3)將種群中各個體解碼成對應的參數值, 用此參數求代價函數值 J及適應函數值 f, 取 f= 1/J。
4)應用 復制、 交叉和變異算子對種群 P ( t)進行操作, 產生下一代種群 P ( t+ 1)。
5)重復步驟 3)和4), 直到參數收斂或達到預定的性能。

圖 2所示為基于遺傳算法優化 PID控制器的三個參數 K p 、 K i 、 K d 的優化流程圖。
稱重控制顯示儀表,數字顯示儀表
圖 2  利用遺傳算法優化PI D控制器的三個參數 K p、K I 、K d的流程圖

為了獲取滿意的自動平衡式數字式顯示儀表的動態特性, 本文采用誤差絕對值時間積分性能指標作為參數選擇的最小目標函數。為了防止控制能量過大,在目標函數中加入控制輸入的平方項。為了避免超調, 采用懲罰功能, 一旦產生超調, 將超調量作為最優指標的一項。選擇式 ( 1)作為 PID參數整定的最優性能指標:
J = ∫∞0 [w 1 |e( t) |+ w 2 u 2 ( t) ] dt+ w 3 t u
if  e( t )  > w 1 。
遺傳算法中使用的樣本個數為 size= 30 , 交叉概率
和變異概率分別為P c = 0.6 , P m = 0.001－ [ 1 : 1 : size] ×0.001/size。參數 K p 的取值范圍為[ 0 , 20], K i , K d 的取值范圍為 [ 0 , 1], 取 w 1 = 0.999 , w 2 = 0.001, w 3 =2.0 , w 4 = 100 。并采用二進制編碼方式, 用長度為 10的二進制編碼串來分別表示三個決策變量的 K p 、 K i 、K d 。對該系統進行仿真, 經過 100代進化, 獲得的優化參數如下: K p = 54.1544 , K i = 0.8700 , K d = 0.8700 , 性能指標J = 34.3688 。
采用基于遺傳算法 PID控制的自動平衡式數字式顯示儀表的單位階躍曲線如圖 3所示, 代價函數 J 的優化過程如圖 4所示。

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