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          基于遺傳算法的云臺控制系統的參數優化

          潘廣全1,王偉2

          1. 山東正晨科技股份有限公司企業技術中心,濟南,250101

          摘 要:本文介紹了云臺控制系統參數的優化方法,對云臺控制系統進行了建模,確定了最優控制函數,通過遺傳算法對云臺控制系統的參數Kp、Ki、Kd進行了優化,并在MATLAB中進行了仿真實驗,結果表明本算法要優于模糊PID 控制,可使控制系統具有更低的超調量,動態性能和穩態性能更好。

          關鍵詞遺傳算法;云臺控制系統; PID參數優化;模糊控制

          Cloud platform control system based on genetic algorithm optimization parameters

          Pan Guangquan1,Wang Wei2

          1Enterprise Technology Center Of Shandong Zhengchen Technology Company co.,Ltd, Jinan, 250101)

          Abstract: This article describes the optimization method for cloud platform control system parameters. Cloud platform control system was modeled. The optimal control function was determined. Through genetic algorithm, parameters(Kp、Ki、Kd) of cloud platform control system has been optimized. And simulation experiments was done in MATLAB. The results show that the algorithm is superior to the fuzzy PID control. Control system has a lower overshoot, better dynamic performance and steady-state performance.

          Key  words: Genetic algorithms; Cloud platform control systems;PID parameter optimization; fuzzy control

           引言

          云臺控制系統是監控系統應用最廣的設備之一,其動態性能和穩態性能直接決定監控系統的控制精度,如何對云臺控制系統的 PID 的參數進行調節優化,提高其快速性能,提高其抗干擾的能力與魯棒性能, 成為工業控制界多年來關注的熱點。目前在控制系統中,PID 參數優化方法眾多,如ziegler-Nichols、臨界靈敏度法、Cohen-Coon整定方法等,這些優化方法由于初始值的不同,容易限制于局部求最優解等弊端,在一些特殊的場合如高階非線性系統且對響應速度要求較高的條件下,一般難以達到設計要求。本文提出一種利用遺傳算法進行云臺控制系統PID參數尋優的設計方法,并與模糊控制PID參數算法方法進行對比,該方法與其它優化方法相比,不需要任何初始化信息,無復雜規則和流程,操作容易,響應迅速快,穩定性能好。

          遺傳算法原理

          遺傳算法,由Michigan大學的Holland教授在1962后提出,是在達爾文自然選擇學說的基礎上發展起來的,它是一種模擬自然界遺傳機制的全局搜索算法。遺傳算法廣泛應用于工業自動化、圖像處理、機器人等領域,在函數優化、組合優化、生產調度問題上顯示出其強大的優越性。遺傳算法借助生物界中染色體、基因、交叉、變異的概念,模擬遺傳機制。遺傳算法運用概率搜索技術,展示出在搜索過程中的靈活性和實用性,摒棄窮舉式搜索,采用高效啟發式搜索,對于尋優的函數要求較低,可以是數學解析式、映射矩陣或者神經網絡函數,利用并行計算,加速大規模復雜問題的求解時間,所以有比較廣的使用范圍[1]

                 ……

          總結

          遺傳算法在云臺控制系統中的應用,改變了傳統PID控制器依賴歷史經驗、調試復雜的局面,云臺控制系統達到了快速、無超調的設計結果,消除了對PID調節器初始化參數的依賴性,與模糊控制方法相比,沒有過多的操作規則,只有復制、交叉、變異的簡單操作過程,魯棒性強,本文提出的基于遺傳算法的云臺控制參數優化是可行的, 它對傳統方法的PID控制器的優化方法進行改進了,實用性較強。

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