АЛГОРИТМ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ПИД-РЕГУЛЯТОРА И ЕГО ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ НА PYTHON

Журавлева Марина Олеговна, Самохин Михаил Николаевич

В работе рассматривается задача автоматической оптимизации параметров ПИД-регулятора для систем автоматического управления с апериодическим объектом второго порядка. Предложен алгоритм подбора коэффициентов регулятора, основанный на минимизации расширенного интегрального критерия качества, учитывающего ошибку регулирования, перерегулирование, время установления и энергию управляющего воздействия. Алгоритм реализован в виде многостадийного сеточного поиска с адаптивным сужением диапазонов параметров и отбраковкой неустойчивых решений. Разработан программный комплекс с графическим пользовательским интерфейсом, обеспечивающий интерактивную настройку параметров моделирования, алгоритма оптимизации и визуализацию результатов. Эффективность предложенного подхода подтверждена результатами математического моделирования при ступенчатом воздействии, демонстрирующими существенное улучшение динамических характеристик системы управления по сравнению с базовой настройкой ПИД-регулятора.

Ключевые слова:ПИД-регулятор; оптимизация параметров; интегральный критерий качества; апериодический объект второго порядка; многостадийный сеточный поиск; математическое моделирование; программная реализация; пользовательский интерфейс; системы автоматического управления.