基于遗传算法的控制系统优化设计.docx

摘要:近年来，遗传算法无论是对于国外还是对于国内，都有着重要的理论意义和实用价值。遗传算法作为一种模拟自然进化的优化方法，在许多领域都有应用，随着时间的流逝，它的应用范围将会越来越广。

本文主要针对遗传算法，通过对遗传算法的学习、尝试性的操作，使遗传算法这一优化方法能够达到优化控制系统的目的。首先，对遗传算法进行学习，通过查找资料等一系列渠道，对遗传算法有确切的认知，使得后面对能够对控制对象更好的操作。其次，选择被控对象，以倒立摆为模型，通过对倒立摆系统建模，对倒立摆系统进行分析。然后，对控制方法进行选择，由于在很多领域，PID控制运用很广，所以本次采用PID对倒立摆系统进行控制，选择PID控制，这样可以更加简便的控制倒立摆系统。在达到控制目的后，为了更加简便，一目了然的看到控制结果，需要对最后的结果进行处理。在MATLAB中可以使用GUI界面这一功能，它可以更加有效的对仿真结果进行显示，通过对GUI界面一系列操作，使它能够达到设计的要求，准确的显示出遗传算法对倒立摆系统的PID优化结果。

关键词：遗传算法；倒立摆；PID； GUI界面

目录

摘要

Abstract

1.-绪论-1

1.1-课题背景-1

1.2-课设目的-1

1.3-本章小结-1

2.-遗传算法-2

2.1-遗传算法的概述-2

2.2-遗传算法的特点及应用-2

2.2.1-遗传算法的特点-2

2.2.2-遗传算的应用-3

2.3-遗传算法的原理-3

2.3.1-编码-3

2.3.2-选择-4

2.3.3-交叉-4

2.3.4-变异-4

2.3.5-遗传算法的运算过程-4

2.4-本章小结-5

3.-倒立摆系统-6

3.1-倒立摆系统的介绍-6

3.2-倒立摆的建模-6

3.3-倒立摆状态空间方程-9

3.4-本章小结-10

4.-PID控制-11

4.1-PID的介绍-11

4.4.1-PID控制的分类-11

4.4.2-PID参数整定-12

4.2-PID控制原理-12

4.3-本章小结-13

5.-遗传算法倒立摆系统优化-14

5.1-建立倒立摆Simulink-14

5.2-遗传算法运算过程-15

5.3-遗传算法优化结果-17

5.4-PID仿真-18

5.5-本章小结-20

6.-MATLAB应用及整合-21

6.1-MATLAB GUI界面-21

6.2-GUI界面设计结果-22

6.3-本章小结-24

结  论-25

参考文献-26

附录程序-27

致  谢-31

参考文献-18

致谢-19