基于粒子群算法的控制系统频域设计及可视化平台的研究

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控制系统校正是控制系统设计的重要环节,而目前工程技术界常用的设计方法是频域法。经典的频域设计步骤简单清晰,对于简单的校正装置设计是有效的,但当校正装置级数较多时,操作过程将会很繁琐。因为需要根据规定的步骤逐步计算校正装置的参数,其中涉及大量的运算量;还要验算校正后的系统是否达到题目要求的期望性能值,一旦发现不满足,就要重新对参数进行人工调整。本文简要论述了控制系统频域设计思路、粒子群优化算法和遗传算法的基本原理与算法流程,在此基础上,一方面将多级校正装置与待校正系统串联,以频域特征量作为其目标函数,组成待优化问题的数学模型;另一方面针对粒子群算法算法结构简单和易“早熟收敛”陷入局部最优解等问题,将粒子群算法和遗传算法这两种智能算法结合起来。在粒子群算法基础上加入遗传算法的交叉、变异操作,构建粒子群遗传混合算法。通过实例仿真可以看到采用该方法完成控制系统的频域设计,相对于传统的校正方法更简单有效。最后,本文通过使用计算机语言(VC++)完成了用户界面的可视化平台的设计,使得上述的校正过程更加直观,同时降低系统校正的复杂度。此外,采用VC++和MATLAB的接口方法实现二者的混合编程,可以在VC软件中调用MATLAB对控制系统进行实时仿真,提高控制系统频域设计的效率。
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