基于實(shí)數(shù)編碼的免疫思維進(jìn)化算法及其在PID控制器參數(shù)整定中的應(yīng)用.pdf

1、PID控制器由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)，至今仍廣泛應(yīng)用于控制領(lǐng)域。實(shí)際工業(yè)過程中往往具有非線性、時(shí)變，純滯后等特點(diǎn)，這時(shí)采用傳統(tǒng)的PID控制就不能取得令人滿意的效果。PID參數(shù)整定技術(shù)是為了處理PID參數(shù)整定這個(gè)問題而產(chǎn)生的，PID參數(shù)整定的方法很多，但往往難以實(shí)現(xiàn)或不很理想，在精度與速度的折衷及對(duì)象的使用范圍上常常難以令人滿意。 由于PID控制存在許多優(yōu)點(diǎn)而又存在參數(shù)的整定較為困難得問題，許多學(xué)者開始尋求一些人工智能算法來進(jìn)

2、行PID參數(shù)的整定。免疫思維進(jìn)化算法理論是基于思維進(jìn)化算法和人工免疫系統(tǒng)中克隆選擇原理，繼承了思維進(jìn)化算法的群體進(jìn)化策略等進(jìn)化機(jī)制上的優(yōu)點(diǎn)，又加入了克隆選擇算法中的學(xué)習(xí)、記憶開發(fā)、抗體多樣性、自適應(yīng)調(diào)節(jié)等優(yōu)良的功能，使得免疫思維進(jìn)化算法在優(yōu)化中具有更快的收斂性和更高的計(jì)算精度。這些特點(diǎn)使得IMEA在參數(shù)整定方面有著很好的理論優(yōu)勢(shì)。 本文在免疫思維進(jìn)化算法的基本原理下，針對(duì)PID參數(shù)整定的特點(diǎn)，對(duì)免疫思維進(jìn)化算法的實(shí)數(shù)編碼形式進(jìn)行

3、了研究，給出了實(shí)數(shù)編碼下免疫思維進(jìn)化算法的克隆、變異、重組和選擇算子的定義，并通過函數(shù)測(cè)試驗(yàn)證了算法的優(yōu)良性。在此基礎(chǔ)上，本文將基于實(shí)數(shù)編碼的免疫思維進(jìn)化算法應(yīng)用到PID參數(shù)的整定，給出了算法在PID參數(shù)整定中各算子的具體定義，設(shè)計(jì)了基于實(shí)數(shù)編碼免疫思維進(jìn)化算法的PID控制器，通過仿真試驗(yàn)驗(yàn)證了該整定算法比傳統(tǒng)的PID整定方法、基于GA的PID參數(shù)整定方法和基于MEA的PID參數(shù)整定方法有著更好的控制品質(zhì)，更快的收斂速度和更好的控制精度

4、。 基于免疫思維進(jìn)化算法PID控制器的優(yōu)點(diǎn)，本文首先在PC機(jī)上的μC/OS-Ⅱ嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)了該控制器，以此為基礎(chǔ)對(duì)該控制器的硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。在實(shí)現(xiàn)了基于ARM920T內(nèi)核的$3C2410A芯片的μC/OS-Ⅱ的移植基礎(chǔ)上，本文在S3C2410A嵌入式開發(fā)平臺(tái)上對(duì)該控制器進(jìn)行了軟硬件實(shí)現(xiàn)。軟件方面，設(shè)計(jì)了五個(gè)任務(wù):監(jiān)控任務(wù)、整定算法任務(wù)、數(shù)據(jù)采集任務(wù)、數(shù)據(jù)處理任務(wù)和顯示任務(wù)，這五個(gè)任務(wù)通過消息隊(duì)列之間的消息傳遞機(jī)制