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1、基于PID的人工智能算法研究
摘要：本文簡要的介紹了PID，分析了常規(guī)PID控制算法，然后分析了常規(guī)PID控制與人工智能控制相結(jié)合所形成的人工智能PID控制算法的優(yōu)勢。
關(guān)鍵詞：PID；人工智能；算法
隨著智能控制技術(shù)的高度開展，先進(jìn)的算法也不斷推出，但是技術(shù)開展對被控制對象的需求也越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的算法在很多方面不能適應(yīng)技術(shù)參數(shù)的變化需求。人工智能控制技術(shù)的不斷開展，為被控制對象提供了新的理論支撐，以及提高抗干擾性能，先進(jìn)的人工智能算法可以對參數(shù)進(jìn)行自動適應(yīng)調(diào)整，使控制系統(tǒng)獲得較為準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，同時也可以改善傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的性能。因此，開發(fā)人工智能控制新算法，并使之與傳統(tǒng)算法相兼容對
2、于智能控制開展具有重要的意義。
1PID概述
工程控制和數(shù)學(xué)物理PID〔比例積分微分〕英文全稱為ProportionIntegrationDifferentiation，PID是比例、積分、微分控制的簡稱?！?】PID由8位端口優(yōu)先級標(biāo)識符加端口號組成，端口號占低位，默認(rèn)端口號優(yōu)先級128?！?】
PID實現(xiàn)控制的關(guān)鍵問題是控制器的參數(shù)整定。PID的先進(jìn)之處是按一定算法進(jìn)行操作，并將這些算法通過輸入/輸出算法的變換和物理方式實現(xiàn)智能控制?！?】PID控制器參數(shù)的整定是根據(jù)控制器的參數(shù)與系統(tǒng)動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能之間的定性關(guān)系，用實驗的方法來調(diào)節(jié)控制器的參數(shù)。PID控制器參數(shù)是綜合性的，并且各
3、參數(shù)之間互相影響。
2常規(guī)PID分析
常規(guī)的PID是根據(jù)控制系統(tǒng)的相應(yīng)特性曲線來進(jìn)行參數(shù)整定范圍。整個系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵是控制誤差e〔t〕，有：
e〔t〕=r〔t〕c〔t〕
式中r〔t〕是設(shè)定值，c〔t〕是輸出值?！?】
針對控制系統(tǒng)的控制量的獲得，是通過對控制偏差進(jìn)行比例取值、積分、微分等的操作結(jié)構(gòu)進(jìn)行疊加以獲得，進(jìn)而再應(yīng)用于實際控制。
現(xiàn)在，國內(nèi)外常規(guī)PID參數(shù)整定的研究方法主要有：規(guī)那么法和辨識法。規(guī)那么法是被控對象的數(shù)學(xué)模型不需要事先知道參數(shù)的整定方法，相當(dāng)于操作人員有一定的整定經(jīng)驗，并對參數(shù)進(jìn)行手動整定。當(dāng)然，規(guī)那么法開發(fā)到廣泛應(yīng)用的這些過程中，不斷的進(jìn)行優(yōu)化和開展研究。但是
4、，對于規(guī)那么的整定效果，參數(shù)整定算法主要取決于開發(fā)者對控制回路參數(shù)整定的經(jīng)驗，因此參數(shù)整定會出現(xiàn)精度不夠準(zhǔn)確，難度也比較大，經(jīng)驗值也要求較高等缺陷。辨識法是被控對象的數(shù)學(xué)模型要首先被獲得，然后再采用以模型為根底計算PID控制器的調(diào)節(jié)參數(shù)。當(dāng)然，在辨識法的應(yīng)用和開展過程中，也被國外學(xué)者們不斷的進(jìn)行優(yōu)化和開展研究。許多學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)方面的研究工作，整定方法的研究取得了越來越多的研究成果。
PID控制器因它諸多的優(yōu)點成為一種應(yīng)用廣泛的控制器。但是，隨著科學(xué)技術(shù)開展的需求，控制信號出現(xiàn)的非線性、時變性等特征越來越復(fù)雜?！?】常規(guī)PID控制常常會由于環(huán)境、操作等因素的影響，使得參數(shù)整定會出現(xiàn)不良效果，
5、從而影響控制系統(tǒng)性能。這就需要通過對PID的參數(shù)進(jìn)行更優(yōu)良的整定，急需我們尋找出更優(yōu)的智能化算法模型，為了更進(jìn)一步降低誤差，減小響應(yīng)時間，以提升PID控制的精準(zhǔn)度，使我們生產(chǎn)出更優(yōu)的工業(yè)產(chǎn)品。
因此，將人工智能控制與常規(guī)PID控制相結(jié)合所形成的人工智能PID控制系統(tǒng)，會凸顯先進(jìn)技術(shù)的強(qiáng)大優(yōu)勢。
3PID的人工智能算法
人工智能〔ArtificialIntelligence〕，英文縮寫為AI，它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)?！?】人工智能是對人的意識、思維的信息過程的模擬，但卻能像人那樣思考、也可能超過人的智能。人工智能算法，就是人
6、類通過計算機(jī)實現(xiàn)或者模擬智能控制功能的算法，即人類通過計算機(jī)來模仿人腦的思考、識別、推理和解決問題等思維活動。人工智能算法有遺傳算法、進(jìn)化算法、專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。
隨著智能控制理論的不斷開展，對于復(fù)雜被控對象的控制，迎來了新機(jī)遇，如：無人駕駛、無人機(jī)控制、智能生活方式等人工智能在交通、軍事、醫(yī)學(xué)、生活、工業(yè)、航空航天等相關(guān)領(lǐng)域都有了廣泛的應(yīng)用及設(shè)想。但是PID控制受產(chǎn)品功能復(fù)雜化，控制器與計算機(jī)配置之間的兼容性等因素的影響，使得人工智能控制算法在工業(yè)控制生產(chǎn)上的實現(xiàn)是我們進(jìn)一步需要大力開發(fā)的關(guān)鍵問題。因此，為了實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)控制具有更小的誤差，更短的響應(yīng)時間，更易實現(xiàn)的控制要求，更強(qiáng)的適應(yīng)
7、能力，我們把人工智能算法與PID相結(jié)合。在PID控制器的參數(shù)整定中將智能計算技術(shù)引入，形成了智能PID控制，它可以極大程度的簡單化復(fù)雜的建模程序，并且可以使PID參數(shù)對控制系統(tǒng)具有更強(qiáng)的自適應(yīng)調(diào)整功能，使常規(guī)PID控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)顯著地得到了提高，PID控制器的性能得到改善?！?】另外，專家和學(xué)者將人工智能算法與其他技術(shù)〔模糊技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等〕相結(jié)合，使工業(yè)控制問題分析、求解等方面能力得到更好的擴(kuò)展和提升，這方面在技術(shù)已經(jīng)取得豐碩的成果。
4總結(jié)
人工智能算法會在一定程度上彌補(bǔ)傳統(tǒng)PID算法的缺陷，但是不管哪種算法都有一定的缺陷，我們應(yīng)該根據(jù)實際問題，分析并選擇出最適合的算法，以實現(xiàn)更為先進(jìn)、更為合理、更為兼容、更能保證在復(fù)雜工況條件下具有足夠的穩(wěn)定性和精準(zhǔn)性。人工智能算法在科學(xué)理論和工程上的開發(fā)和應(yīng)用，已經(jīng)成為了學(xué)者和專家們研究控制領(lǐng)域的熱點。
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基于PID的人工智能算法研究
