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研究生:陳俊仁
研究生(外文):Chen ,Chun-Jen
論文名稱:基於改良式粒子群聚演算法則之PID控制器設計
論文名稱(外文):The PID Controller Design based on Modified Particle Swarm Optimization Method
指導教授:俞克維俞克維引用關係
指導教授(外文):Yu,Ker-Wei
口試委員:俞克維林義隆連長華
口試委員(外文):Yu, Ker-WeiLin, Yih-LonLien, Chang-Hua
口試日期:2011-07-01
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄海洋科技大學
系所名稱:輪機工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:68
中文關鍵詞:粒子群最佳化演算法、基因演算法、改良式粒子群聚演算法則、Ziegler-Nichols法則
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傳統粒子群聚最佳化(Particle Swarm Optimization, PSO)具有容易掉入局部最佳區域解的問題,本研究提出改良式粒子群聚演算法則藉以改善。此演算法則是以基因演算法(Genetic algorithm)與粒子群最佳化(Particle swarm optimization)演算法的結合,根據實數型基因(Real-number genetic algorithm)演算法與傳統粒子群最佳化演算法作為基礎,將分配(Distribution)、選擇(Selection)、收縮係數法(Constriction Method)以及突變(Mutation)步驟導入粒子群聚最佳化演算法內。

本研究將改良式粒子群聚演算法則應用在三種不同的測試函數、二階受控系統與三階受控系統,藉以驗證改良式粒子群聚最佳化演算法則比基因演算法、粒子群聚演算法與Ziegler-Nichols法則還優越。

In this research, the modified particle swarm optimization method (PSO) is investigated. The traditional particle swarm optimization method was bringing the local minimum characteristic. Consequently, the genetic algorithm (GA) is cooperating with the particle swarm optimization method to avoid the local minimum characteristic. The basic elements, including distribution, selection and mutation will count into the particle swarm optimization method based on constrict factor.
There are three benchmark problems and two control systems be used to verify the proposed method. Some computer simulations are provided to illustrate the advances, better than traditional GA and PSO, of our main ideas.

中文摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 IX
符號目錄 X
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機與方法 1
1.3 論文大綱 3
第二章 基因演算法 4
2.1二進位型基因演算法 5
2.1.1 染色體編碼與解碼 5
2.1.2 選擇 6
2.1.3 交配 7
2.1.4 突變 9
2.1.5 收斂條件或停止條件 9
2.2 二進位型基因演算法流程 10
2.3 實數型基因演算法 12
2.3.1 選擇 12
2.3.2 交配 12
2.3.3 突變 13
2.3.4 收斂條件或停止條件 14
2.4 實數型基因演算法流程 14

第三章 改良式粒子群聚演算法則 16
3.1 粒子群聚最佳化演算法 17
3.1.1粒子群聚最佳化演算法概論 18
3.1.2 粒子群聚最佳化演算法流程 21
3.2 改良式粒子群聚演算法法則 23
3.2.1改良式粒子群聚演算法法則概念 23
3.2.2改良式粒子群聚演算法法則流程 24

第四章 數值模擬與結果 28
4.1 Ackley測試函數與測試結果 29
4.2 Rosenbrock測試函數與測試結果 34
4.3 Schwefel測試函數測試結果 38
第五章 PID控制器設計與應用 43
5.1 PID控制器介紹 44
5.2 Ziegler-Nichols法則 47
5.3 基因演算法基於PID控制器之架構 52
5.4 粒子群聚最佳化演算法則基於PID控制器之架構 54
5.5 改良式粒子群聚演算法則基於PID控制器之架構 56
5.6 模擬結果 58
第六章 結論與未來展望 64
參考文獻 66


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