王智浩

(1.上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093；2.上海工业自动化仪表研究院，上海 200233)



NSGA-II在不同性能指标组合下的PID参数优化

王智浩1,2

(1.上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093；2.上海工业自动化仪表研究院，上海 200233)

文中对于PID参数整定问题，通过分析比较不同组合的性能指标，在基于多目标智能优化算法下进行PID参数整定。该方法基于非支配排序多目标遗传算法(NSGA-II)，在采用不同性能指标组合后生成的不同目标函数空间，通过Matlab进行控制系统仿真后，对输出的阶跃响应曲线进行了分析和比较,从而寻找到了IAE、ISE以及控制输入的平方项作为最优的三目标性能指标组合。

多目标优化算法；PID; NSGA-II; Matlab

PID控制器因其算法简单、鲁棒性强,因而被广泛应用于化工、冶金、机械、热工和轻工等工业过程控制系统中[1]。但PID控制在实际运用上仍面临两个关键问题：一是建立一个综合多种因素动态数学模型通常是很困难的；另一个就是PID 参数的整定，即针对特定的系统建立数学模型，运用优化方法按照一定的性能指标进行寻优，使PID 控制系统达到所期望的控制性能。

本文旨在对第2个问题即PID参数整定提出一种新的思路和解决方法，目前最多的优化准则都是按照单一误差积分性能指标来优化系统[2]，但在实际运用中几种性能指标均有不同的优缺点，同时为了保证实际应用的效果，研究人员通常需要对准则进行修改并添加权重[3-7]。

为解决这一问题文中采用了基于非支配排序多目标遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II ，NSGA-II)[8]，算法是目前流行的多目标进化算法之一。……