基于改進麻雀搜索算法的PID參數整定系統設計

摘" 要： PID參數整定是PID控制中的一個關鍵步驟，常規的 PID控制在一定程度上已被淘汰。為改善PID控制的效果和精度，文中將黃金正弦策略與精英反向學習策略相結合，提出一種改進的麻雀搜索算法。用23個標準函數對所提出的新方法進行了驗證，實驗結果證明了新方法的有效性。利用改進的麻雀搜索算法對PID控制參數進行了優化，并對該方法進行了仿真分析。結果表明，采用該方法進行PID參數整定時，其具有更好的穩定性、更高的精度和更好的性能。

關鍵詞： 麻雀搜索算法； PID控制； 參數整定； 黃金正弦策略； 精英反向學習策略； 群智能算法

中圖分類號： TN919?34； TP311" " " " " " " " " "文獻標識碼： A" " " " " " " " " " " 文章編號： 1004?373X（2024）12?0021?05

Design of PID parameter tuning system based on improved sparrow search algorithm

YANG Kaiming1， WANG Yilin2， XU Wenguang1， XING Xiangyun1， TAN Jiansuo1， WANG Hongliang2

（1. Tin Chemical Company of Yunnan Tin Industry Co.， Ltd.， Mengzi， 661019， China;

2. Faculty of Civil Aviation and Aeronautics， Kunming University of Science and Technology， Kunming 650504， China）

Abstract： PID parameter tuning is a key step in PID control， and conventional PID control has been eliminated to a certain extent. In order to improve the effect and accuracy of PID control， an improved sparrow search algorithm is proposed by combining the golden sine strategy with the elite inverse learning strategy. The proposed new method is verified with 23 standard functions， and the experimental results prove the effectiveness of the new method. The improved sparrow search algorithm is used to optimize the PID control parameters and the simulation analysis of this method is conducted， and the results show that the method has better stability， higher accuracy and better performance when the method is used for PID parameter rectification.

Keywords： sparrow search algorithm; PID control; parameter setting; golden sine strategy; elite reverse learning strategy; swarm intelligence algorithm

0" 引" 言

比例?積分?微分（PID）控制器在20世紀30年代出現，因其原理簡單、系統模型較為單一，被廣泛運用于工業生產中。傳統的PID參數整定時產生的誤差較大，整定過程比較復雜，并且整定效果較差，產生的振蕩和超調量也很大，所以必須優化PID控制參數。近些年來，一些智能優化算法為PID的整定提供了新方向。

群智能算法（Swarm Intelligence Algorithm）是一種基于生物群體行為（如移動、追逐、覓食等）的隨機優化方法，其結構簡單、魯棒性強，被廣泛應用于求解高維、不可微性等復雜優化問題。在過去10年里，研究者們從不同的生物行為中得到了靈感，先后提出了各種各樣的群智能算法[1]。

本文提出了一種基于黃金正弦策略和精英反向學習策略的麻雀搜索算法，選取了23個常用的測試函數來檢驗所提算法的性能。為檢驗此方法的正確性，文中還對二階系統的階躍響應PID參數[2]進行了調整，結果表明在同等條件下，改進的麻雀優化算法的誤差較小，優化效果明顯，達到了預期效果。……