基于实数编码的免疫思维进化算法及其在pid控制器参数整定中的应用

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1、太原理j二人学硕一L研究生学位论文基于实数编码的免疫思维进化算法及其在PID控制器参数整定中的应用摘要PID控制器由于结构简单、易于调整等优点，至今仍广泛应用于控制领域。实际工业过程中往往具有非线性、时变，纯滞后等特点，这时采用传统的PID控制就不能取得令人满意的效果。PID参数整定技术是为了处理PID参数整定这个问题而产生的，PID参数整定的方法很多，但往往难以实现或不很理想，在精度与速度的折衷及对象的使用范围上常常难以令人满意。由于PID控制存在许多优点而又存在参数的整定较为困难得问题，许多学者开始寻求一些人工智能算法来进行PI

2、D参数的整定。免疫思维进化算法理论是基于思维进化算法和人工免疫系统中克隆选择原理，继承了思维进化算法的群体进化策略等进化机制上的优点，又加入了克隆选择算法中的学习、记忆开发、抗体多样性、自适应调节等优良的功能，使得免疫思维进化算法在优化中具有更快的收敛性和更高的计算精度。这些特点使得IMEA在参数整定方面有着很好的理论优势。本文在免疫思维进化算法的基本原理下，针对PID参数整定的特点，对免疫思维进化算法的实数编码形式进行了研究，给出了实数编码下免疫思维进化算法的克隆、变异、重组和选择算子的定义，并通过函数测试验证了算法的优良性。在此

3、基础上，本文将基于实数编码的免疫思维进化算法应用到PID参数的整定，给出了算法在PID参数整定中各算子的具体定T太原理工大学硕士研究生学位论文义，设计了基于实数编码免疫思维进化算法的PID控制器，通过仿真试验验证了该整定算法比传统的PID整定方法、基于GA的PID参数整定方法和基于MEA的PID参数整定方法有着更好的控制品质，更快的收敛速度和更好的控制精度。基于免疫思维进化算法PID控制器的优点，本文首先在PC机上的pf／os—II嵌入式实时操作系统下实现了该控制器，以此为基础对该控制器的硬件实现进行了研究。在实现了基于ARM920

4、T内核的$3C2410A芯片的pC／OS—II的移植基础上，本文在$3C2410A嵌入式开发平台上对该控制器进行了软硬件实现。软件方面，设计了五个任务：监控任务、整定算法任务、数据采集任务、数据处理任务和显示任务，这五个任务通过消息队列之间的消息传递机制来完成任务之间的协调运行，由于采用的是具有足够的稳定性和安全性oC／os—II嵌入式实时操作系统，并在程序中通过监控空任务进行系统运行监控，系统的稳定性很高。硬件方面，使用了LCD、键盘作为人机交互界面，串口进行与上位机的通信。对该嵌入式控制系统其进行了实验，实验表明该算法有着良好的

5、工作性能和稳定性，具有很高的应用价值，也为基于免疫思维进化算法的PID控制器实际工程应用打下了基础。关键词：免疫思维进化算法，实数编码，PID，参数整定，pC／OS—IIⅡ太原理【：人学硕士研究生学位论文REAL—CODEDBASEDIMMUNEMINDEVOLUTIONARYALGOR【THMANDITSAPPLICATIoNINPIDCONTROLLERPARAMETERSTUN口NGABSTRACTPIDcontrolisthemostcommoncontrolmethodusedinprocesscontrolnowaday

6、sbecauseofitsadvantagessuchassinglealgorithm，easyadjustment．In。theactualapplications，manycontrolledprocessarehighnonlinear,time—variationandlag．Inthesecases，conventionalPIDcontrollercannotobtainsatisfiedcontrolperformance．SothePIDparameterstuningtechnologywasusedtosolv

7、etheproblemofhowtoselectPIDparameters．TherearemanymethodsforPIDparametertuning，butmostofthemaredifficulttorealizeorhavenotverygoodtuningresultanditisoftennotsatisfactorywhentocompromisetheaccuracyandspeedoritsapplicationfieldislimited．SincetherearemanyadvantagesofPIDco

8、ntrolandthetuningofPIDparametersisamoredifficultproblem，manyresearchersbeganseekingsomeartificialintelligenceapproach