劉勇祥　劉云連

摘要：將混沌算法和微粒群算法結合起來，形成了一種新的混沌微粒群算法，并應用在倒立擺的PID控制器參數優(yōu)化上。仿真證明了該算法能有效地實現PID參數最優(yōu)整定，控制結果具有穩(wěn)定、超調小、響應快的優(yōu)點。該算法尋優(yōu)速度快，效率高，容易實現，其性能優(yōu)于常規(guī)遺傳算法，為解決倒立擺控制提供了一種有效的方法。

關鍵詞：混沌；微粒群；倒立擺

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044(2012)36-8756-03

倒立擺是一個復雜的控制系統(tǒng)，經常用于實驗研究，模仿機器人、火箭飛行等運動；由于其做為實驗設備，有著結構簡單，易于理解等特點，廣泛的用于驗證控制理論的正確性，對其研究具有較為重要的意義，有許多專家和學者進行了較為深入的研究[1-3]。

倒立擺最初在20世紀50年代由美國麻省理工學院開始研究[4]，其控制方法較多，文獻[5]采用線性二次調節(jié)器( LQR)進行控制，仿真表明了該算法的穩(wěn)定性。文獻[6]采用拉格朗日方法建立倒立擺的數學模型，仿真表明了其有效性；文獻[7]采用Lie理論控制倒立擺；也有的采用雙閉環(huán)模糊控制[8]，但是這些方法的應用都是將倒立擺視為一個極為理想的模型，如果有擾動時，自適應性較差。

該文將PSO方法與混沌方法結合起來，形成新的PSO算法，并用來尋優(yōu)控制倒立擺的PID控制器的參數，仿真表明，該算法能較快的尋找到較優(yōu)的PID參數，能實現倒立擺的穩(wěn)定控制。

5 結論

將PSO算法與混沌算法相結合，融合了遺傳算法中的精英保留策略，對越界粒子允許以一定概率越界；使得改進的PSO算法種群多樣性得到了保證，全局尋優(yōu)的能力得到了提高；精英保留策略與混沌細搜索，加速了算法的收斂，提高了局部尋優(yōu)能力；能較快較好的找到優(yōu)良的PID參數，采用混沌PSO-PID控制倒立擺，具有超調小，系統(tǒng)穩(wěn)定的特點；仿真證明了該先進算法的可行性。

參考文獻：

[1] Kajiwara H,Apkarian P,Gahinet P.LPV Techniques for Control of an Inverted Pendulum[J].IEEE Transactions on Control Systems,1999,19(1):44-54.

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[6] 肖力龍,彭輝.基于拉格朗日建模的單級倒立擺起擺與穩(wěn)定控制[J].自動化技術與應用,2007(4):43-46.

[7] 湛力,許慶晗,陳雯柏.基于Lie理論的倒立擺系統(tǒng)的控制算法研究[J].計算機仿真,2006(9).

[8] 侯濤.平面一級倒立擺的雙閉環(huán)模糊控制研究[J].蘭州交通大學學報,2011(9).

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