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1、1用于控制器参数寻优的目标函数研究12,3何晋元周国鹏（1．咸宁学院网络中心，咸宁湖北437005;2.咸宁学院数学系，咸宁湖北437005;3.华南理工大学自动化科学与工程学院,广州广东510641）摘要：控制系统的参数优化问题总要涉及到如何选择目标函数的问题，其目的是使目标函数能比较确切地反映系统的特性，而且又能计算简单。本文先将优化设计中的单纯形寻优法和MATLAB的优化控制工具箱有机地结合起来，选取基于“ISE准则”的目标函数，经过大量的仿真试验证明“ISE准则”确实存在问题。最后利用最优控制理论推导和分析，提出了一种适用于控制系统参数寻优的新的目标函数，并说明了所给出的新的目标函数使
2、得控制系统的时域性能指标（超调量和调节时间）都得到很大的改善。关键词：单纯形法；目标函数；参数优化中图分类号：TP23文献标识码：AResearchonObjectFunctionofOptimalParametersforcontrollers12,3HEJinyuanZHOUGuopeng(1.NetworkCenterofXianningcollege,Xianning,Hubei,China,437005;2.MathematicdepartmentofXianningcollege,Xianning,Hubei,China,437005;3.CollegeofAutomationSc
3、ience&Engineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou,Guangdong,China,510641)Abstract：Theparameteroptimizationofcontrolsystemsalwaysreferstodifferentobjectfunctions.Theproposeisthattheselectedobjectfunctionshouldexactlyreflectthecharacteristicofthecontrolsystem,whilemakingthecomputationeasy.I
4、nthispaperwecombinesimplexsearchofoptimizationtechniqueandoptimizationtoolboxinMatlabconfirmthat"ISE"principlehassomeproblemswhileusingitasourobjectfunction.Bythemeansoftheoryanalysisbasedonoptimization,weproposeanewobjectfunction,whichimprovethetimedomainperformanceevaluation(suchasovershootandadju
5、stmenttime).KeyWords：Simplexsearch;Objectfunction;Parameteroptimization1.引言自动控制系统的品质可以从稳定性、准确性和快速性三个方面来评价，对于一个结构一定的控制系统，为了保证其品质最佳，应对其控制参数进行最优化设置。随着科学技术的发展，控制系统越来越复杂以及用户对控制精度的要求日渐增高，仅凭经验或者简单的实验方法早已无法确定满足要求的方案和参数，所以人们开始追求最优的目标。最优理论的不断发展，为控制器参数的寻优提供了理论依据。控制系统的参数优化设计是在控制对象已知，控制器结构、型式确定的情况下，通过调整控制器的参数，使控
6、制系统调节品质最佳。对于控制系统参数优化问题，已有不少方法，如单变量的寻优技术——分割法、插值法等；多变量的寻优技术——梯度法、松驰法、单纯1基金项目：国家自然科学基金项目（60474028）1[1]形法等；随机寻优技术——随机序贯寻优法、随机搜索寻优法、随机模式搜索寻优法等。[4][5]文献中利用单纯形法对PID控制器进行了参数优化，效果良好。文献中利用离散相似法数字仿真求得控制系统的目标函数，然后又用单纯形法对控制系统调节器的参数寻优，改善了时域性能指标（超调量和调节时间）。[2][3]本文将优化设计中的单纯形寻优法和MATLAB的优化控制工具箱有机地结合起来，先选取基于“ISE准则”的目
7、标函数，经过大量的仿真试验证明“ISE准则”确实存在问题。最后利用最优控制理论推导和分析，提出了一种适用于控制系统参数寻优的新的目标函数，并说明了所给出的新的目标函数的有效性和进步性。2.控制系统参数优化技术控制系统的最优化问题一般可以分为两类：一类是参数最优化问题，另一类是函数最优化问题。参数最优化问题更为普遍，同时函数最优化问题在仿真过程中一般也是转变为参数最优化问题加以处理。相应地，解决控制
