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1、*毕业设计（论文）设计说明书设计(论文)题目：基于思维进化算法的PID控制器参数优化学 生： *专 业： 自动化班 级： *班指导教师： *设计日期：*年6月18日*毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：基于思维进化算法的PID控制器参数优化毕业设计（论文）要求及原始数据（资料）：在工业过程控制的发展史上，PID控制是历史最悠久、生命力最强的控制方式。在当前的工业控制器中，有半数以上的控制采用PID或变形PID控制。PID控制器被广泛应用主要是因为其结构简单、实际中容易被理解和实现，而且许多高级控制都是以PID控制为基础的。它直接影响控制效果的好坏，并和系统的安全、经济运行有着密不可分得
2、关系。但PID参数的整定一般需要经验丰富的工程技术人员来完成，既耗时又耗力，加之实际系统千差万别，使PID参数的整定有一定的难度。思维进化算法(MEA)也是针对遗传算法(GA)所出现的问题而提出的一种行之有效的解决方法。它模仿人类思维进化的过程，引入了遗传算法的群体概念，但从根本上与GA存在着不同，它提出了用于进化的趋同和异化算子，引入了公告板记录进化过程中的信息，从而能充分利用计算机的记忆功能，利用异化过程使得其具有很好的全局搜索性能。由于引入了记忆与定向学习机制，增强了演化算法的智能性，大大提高了搜索效率，MEA成功地解决了演化算法中早熟和收敛速度慢等问题，并在一些领域得到成功应用。第1页
3、本设计是在获取控制对象模型后，采用算法优化PID参数，并程序实现。要求设计（论文）包括以下几方面内容：1. 掌握PID控制的基本知识；2. 了解进化计算的基本原理；3. 掌握思维进化算法的基本过程；4. 掌握Matlab的设计与仿真及Smulink软件包；5. 编程实现思维进化算法优化PID控制器参数；6. 仿真实例研究、结果分析；7. 进化计算的不足与展望。毕业设计（论文）主要内容：本毕业设计主要工作内容包括：1. 中英文摘要及关键字；2. 查找及阅读相关文献资料，介绍工业中PID控制的应用现状；3. 掌握PID控制的基本知识；4. 查找及阅读相关文献资料，了解进化计算；5. 查找及阅读相关
4、文献资料，介绍进化计算及思维进化算法的应用；6. 掌握思维进化算法的基本步骤； 7. 掌握Matlab软件的程序设计与仿真；8. 设计思维进化算法优化PID参数；9. 应用Matlab软件及Smulink软件包仿真；10.进行编程、实验并分析结果；第2页11. 总结思维进化算法的不足，展望应用前景；12. 总结PID控制和各种智能方法的结合应用前景。学生应交出的设计文件（论文）：毕业论文一份，论文文本文件及程序源代码一份。英文10000字符翻译。第3页主要参考文献（资料）：1 谢克明,王丽坤,谢刚,郭红波.基于克隆思维进化算法的机器人足球协作策略. 太原理工大学学报.2007.(5).2 李士
5、勇.模糊控制神经控制和智能控制论M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社,1996.3 顾峻,沈炯,陈来九.遗传算法对模糊控制的优化及其应用J.东南大学学报,Vol.28,1998.4 臧辉.遗传算法及其应用.武汉科技学院学报,2005,(4).5 杨俊杰,任雪梅,黄鸿,.基于遗传算法的多智能体协作行为研究.计算机仿真,2006,(3).6 丁轲轲,刘久斌,林青.热工过程自动调节M.北京:中国水利电力出版社,2000.7 荣雅君,窦春霞,袁石文.过热汽温模糊神经网络预测控制器的设计.中国电机工程学报,Vol.23No.1,Jan.2003.8 孙增圻等.智能控制理论与技术M.北京:清华大学出版社,19
6、97.9 陈来九.热工过程自动调节原理和应用M.北京:水利电力出版社,1982.10 刘金琨.先进PID控制MATLAB仿真.电子工业出版社M,2006.11 王丽爱,周旭东,陈崚,孙承意.双层MEC算法优化多峰问题.计算机工程与应用, 2007,12.专业班级自动化*级班学生*要求设计(论文)工作起止日期2008年2月25日2008年6月18日指导教师签字日期教研室主任审查签字日期系主任批准签字日期第4页太原理工大学毕业设计（论文）摘 要进化计算是模拟生物进化过程与机制的一类随机优化计算模型。根据对GA存在问题的思考以及对人类思维进步的分析，模仿人类社会中存在的趋同和异化现象，1998年提出
7、了思维进化算法(MEA)。本文首先介绍了进化计算的基本知识，阐述了思维进化算法的基本框架，特点和应用，并且利用思维进化算法进行了函数优化，MATLAB软件的仿真结果表明思维进化算法对函数优化达到了比较好的效果。在工业过程控制的发展史上，PID控制是历史最悠久、生命力最强的控制方式。接下来本文介绍了PID控制器的原理和应用，并且用MATLAB软件实现了基于思维进化算法的PID控制器参数优化。仿真结果表明思维进化算法应用于PID控制器参数优化设计的可行性和有效性。最后本文总结了思维进化算法的不足并且展望了其应用前景。关键词：进化计算；思维进化算法；MATLAB；PID控制器AbstractThe
8、evolution computation which simulated the organic evolution process and mechanism was a kind of stochastic optimization computation model. According to the questions of GA and the human thinking progressive analysis, imitating the similartaxis and dissimilation phenomenon in the human society, Mind
9、Evolution Algorithm (MEA) was proposed in 1998. This paper firstly introduced the basic knowledge of evolution computation, then introduced the basic architecture, the characteristic and the application of Mind Evolution Algorithm. Then the Mind Evolution Algorithm carried on the function optimizati
10、on, the MATLAB softwares simulation results had indicated that the Mind Evolution Algorithm achieved the quite good effects to the function optimization.In the history of commercial process control, the PID control was the control mode with the longest histories and the strongest vitality. This pape
11、r also introduced the PID controllers principles and the applications, then realized the PID controller parameter optimization design based on the Mind Evolution Algorithm by the MATLAB software. The simulation results had indicated that the Mind Evolution Algorithm applied in the PID controller par
12、ameter optimization feasibly and effectively. Finally this paper summarized the deficiency of Mind Evolution Algorithm and looked forward to its application perspective.Key words: Evolution computation; Mind Evolution Algorithm; MATLAB; PID controller- II -目 录第1章 绪 论11.1 引言11.1.1 进化计算的发展背景11.1.2 智能控
13、制的发展背景21.2 本文选题的意义3第2章 进化计算42.1 进化计算的概述42.2 进化计算的主要分支62.2.1 遗传算法62.2.2 进化策略72.2.3 进化规划82.2.4 遗传程序设计82.3 进化计算的主要特点92.4 进化计算的研究内容及其前景9第3章 思维进化算法123.1 思维进化算法的提出123.2 思维进化算法的基本框架133.2.1 思维进化算法的系统结构和基本知识133.2.2 三个基本机制163.3 思维进化算法的特点173.4 思维进化算法的应用17第4章 MATLAB软件实现思维进化算法及其在函数优化中的应用194.1 程序流程图194.2 源程序204.3
14、 子程序及仿真结果234.4 结果分析29第5章 PID控制的原理和应用305.1 PID控制的原理和特点305.2 PID控制原理315.2.1 模拟PID控制器315.2.2 数字PID控制器345.3 PID参数整定方法概述375.4 PID控制的性能指标395.5控制器参数对控制性能的影响415.6 PID控制的应用现状41第6章 MATLAB软件及Simulink实现思维进化算法的PID控制器参数优化446.1 MATLAB与Simulink介绍446.1.1 MATLAB软件介绍446.1.2 Simulink介绍466.2 基于思维进化算法的PID控制器参数优化方案476.3 程序流程图476.3.1 主程序流程图476.3.2 子程序流程图486.4 源程序及仿真结果496.4.1 主程序496.4.2 子程序1536.4.3 仿真结果及结果分析546.4.4 子程序2576.4.5 仿真结果及结果分析58第7章 总结与展望627.1 工作总结627.2 应用前景展望62参考文献64设计总结66致 谢67附录一：英文68附录二：中文78- ii -第1章 绪 论1.1 引言1.1.1 进化计算的发展背景传统的进化计算是模拟“物竞天择”与“自然遗传”的生物进化过程所产的随机化计算模型。它的起源可以追溯到二十世纪50年代后期，其中Bremermann，Fri
