附錄2：畢業設計（**）開題報告
一、選題的背景與意義選題的背景：
pid控制是最早發展起來的控制策略之一，由於其演算法簡單、魯棒性好和可靠性高，被廣泛應用於過程控制和運動控制中，尤其適用於可建立精確數學模型的確定性控制系統。遺傳演算法是在20世紀60年代末至70年代初期，主要由美國michigan大學的johnholland與其同事、學生研究形成的乙個較為完成的理論和方法。遺傳演算法是以生物界自然選擇和自然遺傳理論為基礎，模擬自然界生物進化過程與機制來求解問題的一類自組織和自適應的人工智慧技術。
基於遺傳演算法的pid控制器引數優化是一種不需要任何初始資訊並可以尋求全域性最優解的、高效的優化組合方法。意義：
隨著現代控制理論的建立和不斷發展完善，對過程控制提出了新的方法和思路，同時也由於生產工藝不斷地改進提高，對過程控制也提出了高要求。科研人員在不斷探索新方法的同時，也對傳統的pid控制的改進做了大量的研究。因為pid控制有其固有的優點，使得pid控制在今後仍會大量使用，。
也因此pid控制器引數的優化成為人們關注的問題，它直接影響控制效果的好壞，並和系統的安全、經濟執行有著密不可分的關係。目前pid引數的優化方法很多，如間接尋優法，梯度法，爬山法等，而在熱工系統中單純形法、專家整定法則應用較廣。雖然這些方法都具有良好的尋優特性，但卻存在著一些弊端，單純形法對初值比較敏感，容易陷入區域性最優化解，造成尋優失敗。
專家整定法則需要太多的經驗，不同的目標函式對應不同的經驗，而整理知識庫則是一項長時間的工程。因此選取遺傳演算法進行引數優化，該方法是一種不需要任何初始資訊並可以尋求全域性最優解的、高效的優化組合方法。遺傳演算法作為一種全域性優化演算法，得到了越來越廣泛的應用。
近年來，遺傳演算法在控制上的應用日益增多。
二、設計（研究）的思路與主要內容
遺傳演算法簡稱ga（geneticalgorithms），它將「優勝劣汰，適者生存」的生物進化原理引入優化引數形成的編碼串聯群體中，按所選擇的適配值函式並通過遺傳中的複製、交叉及變異對個體進行篩選，使適配值高的個體被保留下來，組成新的群體，新的群體既繼承了上一代的資訊，又優於上一代。這樣周而復始，群體中個體適應度不斷提高，直到滿足一定的條件。其演算法簡單，可並行處理，能得到全域性最優解。
遺傳演算法的基本操作：1）複製
複製是從乙個舊種群中選擇生命力強的個體位串產生新種群的過程。根據位串的適配值拷貝，也就是指具有高適配值的位串更有可能在下一代中產生乙個或多個子孫。它模仿了自然現象，應用了達爾文的適者生存理論。
複製操作可以通過隨機方法實現。若用電腦程式來實現，可考慮首先產生0-1之間均勻分布的隨機數，若某串的複製概率為40%，則當產生的隨機數在0-0.40之間時，該串被複製，否則被淘汰。
此外，還可以通過計算機方法實現，其中較典型的幾種方法為適應度比例法、期望值法、排位次法等。適應度比例法較常用。2）交叉
複製操作能從舊種群中選擇出優秀者，但不能創造新的染色體。而交叉模擬了生物進化過程中的繁殖現象，通過兩個染色體的交換組合，來產生新的優良品種。它的過程為：
在匹配池中任選兩個染色體，隨機選擇一點或多點交換點位置；交換雙親染色體交換點右邊的部分，即可得到兩個新的染色體數字串。交換體現了自然界中資訊交換的思想。交叉有一點交叉、多點交叉、還有抑制交叉、順序交叉和週期交叉。
一點交叉是基本的方法，應用較廣。它是指染色體切斷有一處。
3）變異
變異運算用來模擬生物在自然界的遺傳環境中由於各種偶然因素引起的基因突變，它以很小的概率隨機地改變遺傳基因（表示染色體的符號串的某一位）的值。在染色體以二進位制編碼的系統中，它隨機地將染色體的某乙個基因由1變為0，或由0變為1.若只有選擇和交叉，而沒有變異，則無法在初始基因組合以外的空間進行搜尋，是進化過程在早期就陷入區域性解而進入終止過程，從而影響解的質量。
為了在盡可能大的空間中獲得質量較高的優化解，必須採用變異操作。
三、畢業**所用的方法（技術路線）
本**採用的是「方案設計-ziegler_nicholes整定法確定pid引數範圍-遺傳演算法優化引數-方案對比-方案修改-得出結論」相結合的設計路線。在深入分析國內外pid控制器引數優化整定方法的基礎上，了解相關的研究現狀和發展趨勢，並結合自身專業領域和專業知識，通過開展深入、嚴密的理論研究及分析，對電機二階傳遞函式系統採用二進位制遺傳演算法pid整定，通過matlab軟體進行**驗證。四、主要參考文獻
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五、計畫進度（按學校要求填寫即可）
2013.12.1---2014.1.20完成文獻資料的查詢、收集和閱讀工作；2014.1.21---2014.2.28
完成**提綱撰寫，並精讀或泛讀有參考價值的文獻資料，作好相關筆記；
2014.3.1 ---2014. 3.31畢業設計中期檢查，完成一半以上內容。包含算
法設計、模型求解，**內容初步完善等。2014.5.1---2014.5.20反覆修改**，定稿，準備畢設答辯。
六、指導教師意見（對本課題的深度、廣度及工作量的意見及開題是否通過）：
通過□完善後通過□未通過□
指導教師簽名：年月日
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青島農業大學 畢業 設計 開題報告 題目 青島市四季景園1 住宅樓設計 姓名張國成 學院 建築工程學院 專業土木工程 班級2008級2班 學號20082475 指導教師劉娟 2012年 3月25日 說明一 有關說明 畢業 設計 題目確定後，學生應盡快徵求導師意見，討論題意與整個畢業 或設計 的工作計...
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開題報告的格式 通用 綜述 由於開題報告是用文字型現的 總構想，因而篇幅不必過大，但要把計畫研究的課題 如何研究 理論適用等主要問題說清楚，應包含兩個部分 總述 提綱。總述 開題報告的總述部分應首先提出選題，並簡明扼要地說明該選題的目的 目前相關課題研究情況 理論適用 研究方法 必要的資料等等。提綱...
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畢業設計 開題報告 學院 計算機與通訊 專業 電腦科學與技術 學生姓名 楊炯學號 200803010118 指導老師黃鯤 2012年 4 月 1 日 開題報告填寫要求 1 開題報告 含 文獻綜述 作為畢業設計 答辯委員會對學生答辯資格審查的依據材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業設計 工...