粒子群优化模糊pid控制代码

时间: 2023-07-08 22:45:46 浏览: 254
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基于粒子群模糊pid控制算法的matlab实现,部分变量需要自己先加载到工作区。

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以下是一个简单的粒子群优化模糊PID控制的代码示例: ```python import numpy as np import skfuzzy as fuzz from skfuzzy import control as ctrl import random class Particle: def __init__(self, x0): self.position = x0 self.velocity = np.zeros_like(x0) self.best_position = x0 self.error = -1 def evaluate(self, costFunc): self.error = costFunc(self.position) if self.error < costFunc(self.best_position): self.best_position = self.position def update_velocity(self, best_global_pos): w = 0.5 c1 = 1 c2 = 2 r1 = random.random() r2 = random.random() cognitive_velocity = c1 * r1 * (self.best_position - self.position) social_velocity = c2 * r2 * (best_global_pos - self.position) self.velocity = w * self.velocity + cognitive_velocity + social_velocity def update_position(self, bounds): self.position = self.position + self.velocity for i in range(len(bounds)): if self.position[i] > bounds[i][1]: self.position[i] = bounds[i][1] if self.position[i] < bounds[i][0]: self.position[i] = bounds[i][0] class PIDController: def __init__(self, Kp, Ki, Kd): self.Kp = Kp self.Ki = Ki self.Kd = Kd self.error = 0 self.error_prev = 0 self.integral = 0 def compute(self, SP, PV): error = SP - PV self.integral = self.integral + error derivative = error - self.error_prev output = self.Kp * error + self.Ki * self.integral + self.Kd * derivative self.error_prev = error return output def fuzzy_cost(x): Kp = x[0] Ki = x[1] Kd = x[2] error = 0 SP = 50 # 定义模糊变量和模糊集合 error_fuzzy = ctrl.Antecedent(np.arange(-100, 100, 1), 'error') output_fuzzy = ctrl.Consequent(np.arange(-100, 100, 1), 'output') # 定义模糊集合 error_fuzzy['negative'] = fuzz.trimf(error_fuzzy.universe, [-100, -100, 0]) error_fuzzy['zero'] = fuzz.trimf(error_fuzzy.universe, [-100, 0, 100]) error_fuzzy['positive'] = fuzz.trimf(error_fuzzy.universe, [0, 100, 100]) output_fuzzy['negative'] = fuzz.trimf(output_fuzzy.universe, [-100, -100, 0]) output_fuzzy['zero'] = fuzz.trimf(output_fuzzy.universe, [-100, 0, 100]) output_fuzzy['positive'] = fuzz.trimf(output_fuzzy.universe, [0, 100, 100]) # 定义模糊规则 rule1 = ctrl.Rule(error_fuzzy['negative'], output_fuzzy['negative']) rule2 = ctrl.Rule(error_fuzzy['zero'], output_fuzzy['zero']) rule3 = ctrl.Rule(error_fuzzy['positive'], output_fuzzy['positive']) # 控制系统 pid_ctrl = ctrl.ControlSystem([rule1, rule2, rule3]) pid_sim = ctrl.ControlSystemSimulation(pid_ctrl) # 计算模糊PID控制器输出 for i in range(len(PV)): pid_sim.input['error'] = SP - PV[i] pid_sim.compute() output = pid_sim.output['output'] error = error + (SP - PV[i]) ** 2 + output ** 2 return error def PSO(costFunc, x0, bounds, num_particles, maxiter): global best_global_position global best_global_error best_global_error = -1 best_global_position = None swarm = [] for i in range(num_particles): x = Particle(x0) swarm.append(x) for i in range(maxiter): for j in range(num_particles): swarm[j].evaluate(costFunc) if swarm[j].error < best_global_error or best_global_error == -1: best_global_position = swarm[j].position best_global_error = swarm[j].error for j in range(num_particles): swarm[j].update_velocity(best_global_position) swarm[j].update_position(bounds) return best_global_position # 测试代码 if __name__ == "__main__": # 设置PID控制器参数初值 Kp = 1 Ki = 0.1 Kd = 0.01 x0 = [Kp, Ki, Kd] bounds = [(0, 10), (0, 1), (0, 0.1)] num_particles = 100 maxiter = 50 # 运行PSO算法进行优化 best_parameters = PSO(fuzzy_cost, x0, bounds, num_particles, maxiter) # 输出最优参数 print("最优参数:Kp = %.2f, Ki = %.2f, Kd = %.2f" % (best_parameters[0], best_parameters[1], best_parameters[2])) ``` 需要注意的是,上述代码仅为示例,实际应用中还需要根据具体的控制对象和控制要求进行适当的修改和调整。
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