基于自適應遺傳算法DX-3280-SLB-SSL?-S-2CPID參數(shù)優(yōu)化

DX-3280-SLB-SSL?-S-2C在仿人機器人行走仿真控制過程中，僅保證機器人行走過程的穩(wěn)定性還不夠，為了能夠提高控制系統(tǒng)的響應速度與控制精度，必須尋找仿人機器人控制系統(tǒng)的*PID控制參數(shù)以充分發(fā)揮控制系統(tǒng)的性能?；谶z傳算法的PID控制系統(tǒng)框圖，如圖2。

圖2  遺傳算法優(yōu)化DX-3280-SLB-SSL?-S-2CPID控制原理框圖

2.2.1 DX-3280-SLB-SSL?-S-2C自適應遺傳算法

自適應遺傳算法針對標準遺傳算法進行如下改進：

1）根據(jù)適應度函數(shù)和進化代數(shù)自動調(diào)整個體的交叉率和變異率，AGA自適應交叉率、變異率按如下公式進行調(diào)整。

通過這種遺傳算子的調(diào)整，當種群個體適應度較差時，賦予種群個體交叉算子的zui大值和變異算子的zui小值，保證算法能在進化過程中進行全局搜索；當個體適應度值較大時（個體優(yōu)良），隨迭代次數(shù)的增大，不斷的減小交叉算子、增大變異算子，從而提高算法的局部搜索能力。

2）*個體保留策略與新個體優(yōu)良判別。通過對交叉、變異后產(chǎn)生的新個體進行適應度值的計算，并與原來個體的適應度值進行比較，能夠有效選擇更為優(yōu)良的個體。

經(jīng)過對標準遺產(chǎn)算法改進后的自適應遺傳算法除了具有標準遺傳算法的優(yōu)點外，還具有如下優(yōu)點：

1) 避免過早收斂問題，提高全局搜索能力；

2) 避免算法收斂時產(chǎn)生振蕩，提高局部搜索能力；

3) 使遺傳算子具有方向性，提高遺傳算法的收斂性。

2.2.2 DX-3280-SLB-SSL?-S-2C程序設(shè)計

在AGA設(shè)計過程中，需要使用一系列算法參數(shù)，如選擇、交叉、變異算子以及zui大迭代次數(shù)等，在編寫算法之前，先確定其相關(guān)參數(shù)。

1) 確定遺傳算法的優(yōu)化參數(shù)

在遺傳算法設(shè)計中，算法基因與優(yōu)化參數(shù)沒有直接的，因此首先確定算法需要優(yōu)化的參數(shù)：PID控制參數(shù)比例調(diào)節(jié)常數(shù)Kp、積分常數(shù)Ti和微分常數(shù)Td。通過選擇*控制參數(shù)保證仿人機器人的控制精度和響應速度。

2) DX-3280-SLB-SSL?-S-2C遺傳算法編碼

編碼是將問題的解用一種代碼方式表示，從而將問題的狀態(tài)空間與遺傳算法的解空間相對應。編碼方式的不同不僅決定了染色體的形式，而且很大程度的影響遺傳算子（選擇算子、交叉算子、變異算子）的運算方式。編碼方式對于不同的優(yōu)化問題有所不同。主要的編碼方式有：0-1編碼、順序編碼、實數(shù)編碼和整數(shù)編碼。

本文為了保證優(yōu)化的*參數(shù)有足夠的精度，采用實數(shù)編碼的方式對PID控制參數(shù)進行編碼，與之對應的染色體形式為：

?