赵华东，宋保业，张建胜，许 琳

(山东科技大学 电气与自动化工程学院，山东 青岛 266590)

基于粒子群优化算法的分数阶PID控制器设计

赵华东，宋保业，张建胜，许 琳

(山东科技大学 电气与自动化工程学院，山东 青岛 266590)

分数阶PID控制器具有可变的微分和积分阶次，通过调整控制器参数可以获得更好的控制性能。本文基于粒子群优化算法设计分数阶PID控制器。首先介绍分数阶PID和粒子群优化算法，然后给出分数阶PID控制系统结构、分数阶微积分算子的近似算法和分数阶PID控制器设计的仿真流程，最后通过MATLAB/Simulink对算例进行控制器设计仿真。仿真结果表明，通过粒子群寻优能够获得满意的分数阶PID控制器参数，满足对控制性能的要求。

粒子群优化；分数阶控制器；比例-积分-微分

PID(比例-积分-微分， proportional-integral-derivative)控制器是目前工业生产中应用最广泛的控制器，而近年来发展起来的分数阶PID控制器在经典PID控制器基础上增加了两个可调参数，从而可以在原有PID控制器基础上进一步优化控制性能、提高控制品质，其适用对象包括分数阶系统和整数阶系统[1]。

近年来，大量的启发式智能优化算法被用于PID控制器参数整定和分数阶PID控制器设计，如文献[2]提出基于改进遗传算法的分数阶PID控制器，显著优化系统性能并提高了系统鲁棒性。文献[3]提出一种基于改进蜂群算法的分数阶PID控制器设计方法，新算法能够扩大搜索范围避免陷入局部极小点，从而获得最优的控制器参数。此外，禁忌搜索算法[4]、差分进化算法[5]、粒子群优化算法[6]等也被用于分数阶PID控制器设计。……