基于大爆炸优化算法的PID控制器参数寻优matlab仿真

简介: 本研究基于大爆炸优化算法对PID控制器参数进行寻优,并通过Matlab仿真对比优化前后PID控制效果。使用MATLAB2022a实现核心程序,展示了算法迭代过程及最优PID参数的求解。大爆炸优化算法通过模拟宇宙大爆炸和大收缩过程,在搜索空间中迭代寻找全局最优解,特别适用于PID参数优化,提升控制系统性能。

1.课题概述
基于大爆炸优化算法的PID控制器参数寻优matlab仿真。对比优化前后的PID控制输出。

2.系统仿真结果
1.jpeg
2.jpeg
3.jpeg
4.jpeg

3.核心程序与模型
版本:MATLAB2022a

it=1;
while steps>=range2
    % 输出迭代信息
    it
    % 生成新种群
    for i=1:Npop
        x(:,i)=Goodpid+2*(rand(dim, 1)-0.5).*steps;
        % 确保新个体在有效搜索范围内
ind=find(x(:, i)<vmin);
x(ind, i)=vmin(ind);
ind=find(x(:, i)>vmax);
x(ind, i)=vmax(ind);
    end
    % 计算新种群适应度
fhd   = str2func(Fobj);
fvals = feval(fhd, x);
     % 更新最优个体与最优性能指标
    if min(fvals)<fmin
fmin    = min(fvals);
ind     = find(fvals==min(fvals));
ind     = min(ind);
Goodpid = x(:,ind);
    end

steps  = steps-steps*range3;
Nrange = norm(steps);
    it=it+1;

kps(it)=Goodpid(1);
kis(it)=Goodpid(2);
kds(it)=Goodpid(3);

end


figure;
plot(kps)
hold on
plot(kis)
hold on
plot(kds)
grid on
legend('kp','ki','kd');

% 输出并保存最优PID参数
disp('优化后');
Kp=Goodpid(1)
Ki=Goodpid(2)
Kd=Goodpid(3)
disp('优化前');
Kp0=kps(2)
Ki0=kis(2)
Kd0=kds(2)



save PID.matKp Ki Kd Kp0 Ki0 Kd0

4.系统原理简介
大爆炸优化算法(Big Bang-Big Crunch,BB-BC)是一种受宇宙大爆炸理论启发而提出的全局优化方法。它模仿了宇宙从奇点出发经历快速膨胀(Big Bang)、收缩(Big Crunch)以及再次膨胀等过程,在搜索空间中进行迭代以期找到全局最优解。这种方法特别适用于PID控制器参数的寻优问题,通过寻优使得PID控制器性能指标(如ITAE、ISE、ISSE等)达到最优。

   在PID控制器中,其输出u(t)由比例P、积分I和微分D三个部分组成:

   u(t) = K_P * e(t) + K_I * ∫e(t)dt + K_D * de(t)/dt

   其中,K_P、K_I和K_D分别代表比例增益、积分时间常数和微分时间常数,e(t)是误差信号,即设定值与实际值之差。

    大爆炸优化算法可以在全局范围内有效地寻优PID控制器参数,从而提高控制系统的动态性能和稳定性。
相关文章
|
12月前
|
存储 传感器 分布式计算
针对大尺度L1范数优化问题的MATLAB工具箱推荐与实现
针对大尺度L1范数优化问题的MATLAB工具箱推荐与实现
|
12月前
|
机器学习/深度学习 算法 机器人
【水下图像增强融合算法】基于融合的水下图像与视频增强研究(Matlab代码实现)
【水下图像增强融合算法】基于融合的水下图像与视频增强研究(Matlab代码实现)
908 0
|
12月前
|
机器学习/深度学习 算法 机器人
使用哈里斯角Harris和SIFT算法来实现局部特征匹配(Matlab代码实现)
使用哈里斯角Harris和SIFT算法来实现局部特征匹配(Matlab代码实现)
503 8
|
12月前
|
机器学习/深度学习 算法 自动驾驶
基于导向滤波的暗通道去雾算法在灰度与彩色图像可见度复原中的研究(Matlab代码实现)
基于导向滤波的暗通道去雾算法在灰度与彩色图像可见度复原中的研究(Matlab代码实现)
626 8
|
12月前
|
机器学习/深度学习 供应链 算法
【电动车】基于削峰填谷的电动汽车多目标优化调度策略研究(Matlab代码实现)
【电动车】基于削峰填谷的电动汽车多目标优化调度策略研究(Matlab代码实现)
393 0
|
12月前
|
数据采集 分布式计算 并行计算
mRMR算法实现特征选择-MATLAB
mRMR算法实现特征选择-MATLAB
546 2
|
存储 编解码 算法
【多光谱滤波器阵列设计的最优球体填充】使用MSFA设计方法进行各种重建算法时,图像质量可以提高至多2 dB,并在光谱相似性方面实现了显著提升(Matlab代码实现)
【多光谱滤波器阵列设计的最优球体填充】使用MSFA设计方法进行各种重建算法时,图像质量可以提高至多2 dB,并在光谱相似性方面实现了显著提升(Matlab代码实现)
389 6
|
传感器 机器学习/深度学习 编解码
MATLAB|主动噪声和振动控制算法——对较大的次级路径变化具有鲁棒性
MATLAB|主动噪声和振动控制算法——对较大的次级路径变化具有鲁棒性
467 3
|
机器学习/深度学习 传感器 算法
【高创新】基于优化的自适应差分导纳算法的改进最大功率点跟踪研究(Matlab代码实现)
【高创新】基于优化的自适应差分导纳算法的改进最大功率点跟踪研究(Matlab代码实现)
454 14
|
12月前
|
机器学习/深度学习 算法 数据可视化
基于MVO多元宇宙优化的DBSCAN聚类算法matlab仿真
本程序基于MATLAB实现MVO优化的DBSCAN聚类算法,通过多元宇宙优化自动搜索最优参数Eps与MinPts,提升聚类精度。对比传统DBSCAN,MVO-DBSCAN有效克服参数依赖问题,适应复杂数据分布,增强鲁棒性,适用于非均匀密度数据集的高效聚类分析。

热门文章

最新文章