(1)对权值和阈值编码生成初始种群,由于是多参数优化问题,采用多参数映射编码;
(2)计算适应度值;
(3)如果不满足遗传算法停止条件,则对当代种群进行交叉、选择和变异产生新的个体,转(2);否则,转(4);
(4)对遗传算法找到的较好的解空间,采用BP算法在这些小的解空间中搜索出最优解。
3.2 PID参数优化
由图5可知,神经网络根据系统的运行状态,通过在线调整PID的三个参数 Kp, Ki,Kd ,以达到某种性能指标的最优化。

图5 BP网络整定PID参数原理图
经典增量式PID的控制算法:



算法步骤:
(1)确定网络结构,采用3—4—3的结构,输入分别为 e(k),e(k)-e(k-1),e(k)-2e(k-1)+e(k-2) 。输出为 Kp, Ki,Kd 。
(2)选择初始种群N=60,交叉概率 Pc=0.08,权值,阈值的范围和初始化。选取目标函数为(偏差绝对值积分):
,适应度函数为: 
,适应度函数为: 
(3)采样得到rin(k) 和yout(k) ,计算该时刻的误差。
(4)对网络进行学习,在线调整权值,阈值,计算神经网络的各层输入,输出,得到三个可调参数 Kp, Ki,Kd 。计算系统输出。
(5)计算适应度若不满足要求,转入第(3)步。
(6)找到最优的 Kp, Ki,Kd ,对系统仿真。

图6 BP网络整定的控制曲线
仿真结果显示,用BP神经网络整定的PID控制系统比经典的Z—N(临界比例度)法有更快的响应特性,良好的动态特性和比较强的鲁棒性。
4 结束语
由于神经网络具有自组织、自学习等优点,本文提出的优化的BP神经网络相结合的方法对控制器参数进行寻优,可根据对象的变化情况对控制器参数的在线调整,满足控制对象的动态特性随着环境变化而变化的要求。达到好的控制效果。遗传算法与BP网络的结合弥补了BP网络学习过程收敛速度慢,可能陷入局部级小的不足。
参考文献
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