[发明专利]基于PSO智能整定带式输送机PID控制器参数的优化方法

权利要求书

1.基于PSO带式输送机PID控制器参数智能整定的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：首先初始化粒子群，随机产生所有粒子的速度和位置；然后将粒子所处位置依次赋值给PID控制器参数并运行PID控制器的SIMULINK模型；采用基于变权综合型适应度函数的PSO算法整定带式输送机PID控制器参数，接着进行个体最优和全局最优更新；最后判断是否满足退出条件，如果满足则退出优化，否则继续迭代更新粒子的速度和位置，直至满足退出条件，得到最优解；

退出条件设定为适应度函数值小于或等于预设的最小适应度值或达到预设的最大迭代次数；

所述适应度函数各组成部分的取值取决于两方面，一是各部分函数本身取值：调速时间越短、响应速度与输入速度相差越小，IAE部分的取值越小；平均加速度越接近加权后的最大加速度，加速度部调节部分的取值越小，当a_aver＝σ a_max时，加速度调节部分的取值为零；超调量越小，超调量抑制部分的取值也越小，当超调量为零时，超调量抑制部分的取值为零，稳态误差越小，稳态误差抑制部分的取值也越小，当稳态误差为零时，稳态误差抑制部分的取值为零，二是各部分系数取值：适应度函数各组成部分的系数越大则各部分的取值越大，反之越小；

设计由IAE、加速度调节、超调量抑制和稳态误差抑制四部分组成的变权综合型适应度函数，其表达式为：

式中，a_max为调速过程最大平均加速度；a_aver为调速过程欲达到的平均加速度；v_mp为响应速度峰值；v_ss为响应速度稳态值；△v为调速前后速度差；α为IAE系数；β为加速度系数；γ为优化系数；λ为稳定系数；σ为校准系数。

2.根据权利要求1所述的基于PSO带式输送机PID控制器参数智能整定的优化方法，其特征在于，所述适应度函数参数设置包括：IAE系数设置、优化系数设置、加速度系数设置、稳定系数设置和校准系数设置。

3.根据权利要求2所述的基于PSO带式输送机PID控制器参数智能整定的优化方法，其特征在于，在IAE系数设置中，IAE系数应为正数且将其设置为一个数值区间，通过智能优化算法确定最佳数值。

4.根据权利要求3所述的基于PSO带式输送机PID控制器参数智能整定的优化方法，其特征在于，在优化系数设置中，优化系数的取值应为IAE系数最大值的2-3倍，以适当增大加速度调节部分取值在适应度函数值中的相对比例。

5.根据权利要求4所述的基于PSO带式输送机PID控制器参数智能整定的优化方法，其特征在于，在加速度系数设置中，为了优化程序在适应度函数的加速度调节、超调量抑制和稳态误差抑制三部分取值均非常小时仍能对其继续优化以达到平均加速度准确、无超调、无振荡、无稳态误差的设计目标，应保证此时三部分的取值不小于IAE部分。

6.根据权利要求5所述的基于PSO带式输送机PID控制器参数智能整定的优化方法，其特征在于，在稳定系数设置中，当稳定系数的数量级为4时，超调量抑制和稳态误差抑制部分取值与IAE部分相当，可保证优化程序继续对此两部分进行优化，因此，稳定系数的数量级可定为4，其尾数可根据实际情况加以调整；

在确定加速度系数和稳定系数的数值时，应保证在整个优化过程中加速度调节部分的取值始终大于超调量抑制和稳态误差抑制部分，以确保实现调整平均加速度这一首要设计目标。