基于单纯形法和黄金分割法的PID控制器参数优化

基于单纯形法和黄金分割法的PID控制器参数优化

本文论述了PID控制器参数优化仿真过程，采用时间和误差的绝对值乘积的积分作为目标函数，分别应用单纯形法和黄金分割法进行PID参数寻优，达到控制系统优化的目的。仿真结果表明，单纯形法和黄金分割法在PID控制器参数优化算法中是适用的，改善了控制系统的动态特性。

关键词：PID控制器参数优化黄金分割法（0.618法） 单纯形法

1.引言

PID控制是最早发展起来的控制策略，因其算法简单、鲁棒性好和可靠性高，被广泛应用于工业过程控制。工业过程往往由于非线性、时变性等，难以建立精确的模型，其PID控制器参数往往整定不佳，对工况的适应性很差。随着微处理技术的发展和数字智能式控制器的实际应用,各种PID控制器的参数优化方法也越来越丰富,部分已进入应用研究阶段。

单纯形法，黄金分割法等方法是比较经典的基于模式寻优参数的寻优方法，本文通过这两种方法对PID控制器参数优化过程的仿真实现,对比、总结出两种PID参数优化方法的优缺点，论证了两种算法的优化能力、鲁棒性及在工业现场实现的可行性。

2 PID控制器参数优化系统设计

PID控制器参数优化系统设计结构图，如图2-1所示。在阶跃信号的激励下，PID控制器根据系统输出和输入值的偏差量做出响应，来控制系统对象的运行。系统的输出值和偏差信号经过参数优化算法来优化PID参数，使控制效果达到最好。

图2-1参数优化系统结构图

系统的控制对象，采用在热工系统中通用型的 阶系统加纯延迟环节，即

(2-1)

式中， 的取值可以根据不同的实际对象加以改变，具有一定的通用性。