基于改進(jìn)人工魚(yú)群算法的PID控制器的研究.pdf

1、PID控制以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易操作，控制效果好等特點(diǎn)，已成為工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中最常用的控制方法，對(duì)Kp，Kd，Ki三個(gè)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化可以使其控制性能達(dá)到令人滿意的效果?？刂葡到y(tǒng)多種多樣，除了對(duì)線性和不變的系統(tǒng)，傳統(tǒng)的PID控制器對(duì)其它不同系統(tǒng)的控制效果難以令人滿意。因此，PID控制器參數(shù)的智能優(yōu)化方法成為人們研究的熱點(diǎn)。
　　水中的魚(yú)可以尋找到食物往往是通過(guò)自身或者追逐其他伙伴而尋覓到的，因此魚(yú)群通常都會(huì)聚集在水中食物最豐富的地方。該算法通過(guò)

2、構(gòu)造出的人工魚(yú)模型的覓食、隨機(jī)、聚群和追尾等一系列行為來(lái)實(shí)現(xiàn)尋優(yōu)。此算法操作簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)，且具有較強(qiáng)地取得全局極值的能力。針對(duì)基本人工魚(yú)群算法易陷入局部極值，難以保證得到全局最優(yōu)解的問(wèn)題，在基本人工魚(yú)群算法的基礎(chǔ)上，引入了攻擊行為，提出了一種改進(jìn)人工魚(yú)群算法。
　　本文分別采用人工魚(yú)群算法和改進(jìn)人工魚(yú)群算法對(duì)PID控制器參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，從理論上介紹了兩種算法的尋優(yōu)原理，并在MATLAB軟件平臺(tái)下結(jié)合傳統(tǒng)PID控制進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。通過(guò)仿

3、真實(shí)驗(yàn)證明，具有攻擊行為的人工魚(yú)群算法有助于引導(dǎo)人工魚(yú)跳出局部最優(yōu)解域，在全局范圍內(nèi)搜索最優(yōu)解，提高了PID控制器參數(shù)優(yōu)化的效率。
　　本文以FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)改進(jìn)人工魚(yú)群算法的PID控制器的參數(shù)優(yōu)化。首先對(duì)改進(jìn)人工魚(yú)群算法的PID控制器進(jìn)行模塊劃分，主要由RAM模塊，隨機(jī)數(shù)模塊，F(xiàn)oodconsistence模塊，SOPC模塊，追尾模塊，覓食模塊和攻擊模塊等構(gòu)成。針對(duì)設(shè)計(jì)時(shí)小數(shù)和函數(shù)的數(shù)量比較大等因素，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，把整型轉(zhuǎn)化為浮