基于微粒群算法的智能控制系统研究与应用

在工业控制过程中,控制对象趋于多样化,并且这些对象具有非线性、时变等特性。这些控制对象的数学模型复杂,难以为人们所认知。采用常规的PID控制手段往往难以达到预想的目的。控制理论发展到现在,许多智能控制方法被采用来解决经典控制方法中存在的问题。基于微粒群算法的PID控制就是其中的一种方法。该方法具有算法简单、控制综合性能高等优点。 本文以铁路客车空调风机为研究对象,在嵌入式系统的基础上,对传统的PID控制理论进行了详细的分析研究,并且指出其中存在的不足。对现阶段常用的模糊PID控制、神经网络PID控制、微粒群算法方法进行了阐述,通过综合比较分析它们的特性,决定本系统所采用的方法是基于PSO算法的PID参数自整定方案。 然后研究控制方法在以ARM为处理器、uC/OS-II为操作系统的嵌入式系统上的实现。系统地介绍了嵌入式硬件的设计,对其中主要软件模块给出了具体的流程图。 最后,本文对风机的数学模型进行了简化分析,重点对PSO-PID控制中参数获得、评价函数确定等细节部分进行了详细的论述。通过对传统的PID控制与PSO-PID控制方法在系统响应快速性、系统稳定性、系统鲁棒性三个方面的仿真对比,得出如下结论:PSO-PID控制方法灵活性大、稳定性好、适应性强、准确度高、鲁棒性优。