一種動(dòng)態(tài)響應(yīng)優(yōu)化的開關(guān)電源控制方法與流程

本發(fā)明涉及開關(guān)電源的控制方法，尤其涉及一種基于多目標(biāo)優(yōu)化算法的動(dòng)態(tài)響應(yīng)優(yōu)化開關(guān)電源控制方法。

背景技術(shù)：

在開關(guān)電源領(lǐng)域，動(dòng)態(tài)響應(yīng)是評(píng)估開關(guān)電源性能的一個(gè)重要指標(biāo)，改善數(shù)字電源的控制方法可以提高開關(guān)電源動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力。目前的控制方式中歸納起來主要由三種數(shù)字控制方法，第一種是基于線性補(bǔ)償器的控制方法，利用數(shù)字控制的靈活性，調(diào)整合適的控制參數(shù)或者補(bǔ)償器形式，以使系統(tǒng)達(dá)到較高的帶寬，同時(shí)又具有足夠的穩(wěn)定裕量。此種控制方式采用固定的開關(guān)頻率，可以減小噪音問題，實(shí)現(xiàn)電壓的快速調(diào)節(jié)并且容易實(shí)現(xiàn)成本低。但是這些方法受到電壓環(huán)路的有限帶寬以及數(shù)字控制器結(jié)構(gòu)限制，帶寬很難調(diào)整到較高。

另一種是基于自適應(yīng)PID和模糊PID的原理，對(duì)于一個(gè)電源系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)不同的工作狀態(tài)時(shí)設(shè)計(jì)不同的參數(shù)，在電源工作的時(shí)候，控制器可以根據(jù)電源的工作狀況自行完成PID參數(shù)的切換，使電源一直工作在最佳工作狀態(tài),但是該方法需在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行PID參數(shù)設(shè)計(jì)，無(wú)法在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際性能表現(xiàn)來優(yōu)化PID控制模塊。

還有一種是加入非線性的控制方式，使得電源工作在動(dòng)態(tài)條件時(shí)，非線性控制器發(fā)揮作用，提高系統(tǒng)的帶寬，基于電壓模式的滯環(huán)控制方式可以實(shí)現(xiàn)恒定的開關(guān)頻率具有可變的滯環(huán)帶寬，在一些應(yīng)用中可以作為提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)的備選方案。但是在實(shí)際的應(yīng)用中，以上方案往往會(huì)受到各種各樣的限制，比如說電壓模式的滯環(huán)控制不能直接應(yīng)用于Boost變換器，在Buck變換器中又會(huì)和電壓調(diào)節(jié)模式相互影響，電流模式的滯環(huán)控制器可以避免這些問題，但是他們?cè)趯?shí)際應(yīng)用之中卻有較大的難度。

以上控制模式在電源設(shè)計(jì)之初均需對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以適應(yīng)系統(tǒng)可能面對(duì)的各種情況，往往牽扯到負(fù)載的公式推導(dǎo)，此外在高頻開關(guān)電源中，公式推導(dǎo)與系統(tǒng)的實(shí)際工作狀況往往會(huì)出現(xiàn)偏差從而導(dǎo)致系統(tǒng)的設(shè)定出現(xiàn)偏差導(dǎo)致系統(tǒng)的工作失效。

隨著現(xiàn)代各式設(shè)備均朝著智能化的方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)一種在輸出電壓穩(wěn)定的情況下能夠根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)對(duì)開關(guān)電源的PID控制模塊實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)優(yōu)以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)效果的控制方式顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)存在的不足提供一種基于多目標(biāo)優(yōu)化算法的動(dòng)態(tài)響應(yīng)優(yōu)化開關(guān)電源控制方法。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：一種動(dòng)態(tài)響應(yīng)優(yōu)化的電源控制方法，其特征在于：基于包括前級(jí)Buck降壓拓?fù)潆娐?，后?jí)定頻LLC調(diào)壓電路，輸入電壓采樣電路、采樣放大隔離電路以及以微控制器為控制核心的控制電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，輸出電壓采樣電路采樣后級(jí)定頻LLC的輸出電壓，然后通過采樣放大隔離電路輸出給微控制器為控制核心的控制電路，以微控制器為核心的控制電路的輸出信號(hào)分別控制前級(jí)Buck降壓拓?fù)潆娐分械膬蓚€(gè)開關(guān)管和后級(jí)定頻LLC調(diào)壓拓?fù)潆娐分械乃膫€(gè)開關(guān)管，其中：

輸出電壓采樣電路通過后級(jí)定頻LLC調(diào)壓拓?fù)潆娐返呢?fù)載電阻R₁,R₂分壓采樣，電阻R₁的一端連接后級(jí)定頻LLC調(diào)壓拓?fù)潆娐返?，電阻R₁的另一端連接電阻R₂的一端并作為電壓采樣輸出端，電阻R₂的另一端連接輸出地端；

采樣放大隔離電路為運(yùn)算放大器k₁，運(yùn)算放大器k₁的負(fù)端連接電壓采樣輸出端，運(yùn)算放大器k₁的正端連接輸出地端；

微控制器為控制核心的控制電路針對(duì)采樣得到的系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程中有關(guān)動(dòng)態(tài)響應(yīng)效果的評(píng)價(jià)因素，包括調(diào)節(jié)過程中的超調(diào)量以及系統(tǒng)輸出電壓的穩(wěn)定時(shí)間，根據(jù)超調(diào)量以及系統(tǒng)輸出電壓的穩(wěn)定時(shí)間，評(píng)估PID控制模塊的性能，并最終迭代得到能夠使得PID控制模塊的控制過程中的超調(diào)量以及穩(wěn)定時(shí)間達(dá)到最優(yōu)的參數(shù)，從而使得系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)效果達(dá)到最優(yōu)；包括AD轉(zhuǎn)換模塊、PID控制模塊、定時(shí)器模塊、多目標(biāo)優(yōu)化算法模塊以及脈沖寬度調(diào)制發(fā)生模塊，AD轉(zhuǎn)換模塊的輸入信號(hào)為運(yùn)算放大器k₁的輸出信號(hào)，AD轉(zhuǎn)換模塊將轉(zhuǎn)換后的輸出電壓值分別輸出給定時(shí)器模塊和PID控制模塊，定時(shí)器模塊接收輸出電壓值，并與設(shè)定電壓值比較后輸出超調(diào)量與穩(wěn)定時(shí)間給多目標(biāo)優(yōu)化算法模塊，PID控制模塊輸出的占空比信號(hào)控制前級(jí)Buck降壓拓?fù)潆娐芬约昂蠹?jí)定頻LLC調(diào)壓拓?fù)潆娐返拈_關(guān)管，多目標(biāo)優(yōu)化算法模塊優(yōu)化PID控制模塊的參數(shù)，包括比例系數(shù)Kp、積分系數(shù)Ki和微分系數(shù)Kd；

以微控制器為控制核心的控制電路的工作流程包括以下步驟：

1)首先根據(jù)系統(tǒng)的預(yù)設(shè)值對(duì)系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行初始化，包括設(shè)定系統(tǒng)的輸出電壓值，以及配置包括定時(shí)器、A/D轉(zhuǎn)換模塊、中斷在內(nèi)的相關(guān)外設(shè)的工作模式以及工作參數(shù)，其中定時(shí)器1用于脈沖寬度調(diào)制產(chǎn)生模塊，用于控制Buck降壓拓?fù)潆娐分械膬蓚€(gè)MOS管的開關(guān)，定時(shí)器2利用中斷以精確采集電壓發(fā)生變化時(shí)經(jīng)過PID控制調(diào)節(jié)后使得輸出電壓穩(wěn)定所消耗的時(shí)間，配置A/D轉(zhuǎn)換模塊工作于DMA模式，配置定時(shí)器1的中斷，利用PID控制模塊調(diào)節(jié)占空比以控制輸出電壓；

2)包括多目標(biāo)優(yōu)化算法模塊的參數(shù)初始化，設(shè)定多目標(biāo)優(yōu)化算法執(zhí)行的相關(guān)參數(shù)，包括：種群迭代最大值I、每一代種群中個(gè)體數(shù)量的最大值N、種群迭代代數(shù)計(jì)數(shù)值i、種群個(gè)體數(shù)量計(jì)數(shù)值n、每一代個(gè)體的編碼長(zhǎng)度、個(gè)體間編碼方式、交叉的概率、個(gè)體間發(fā)生變異的概率，并設(shè)定種群迭代代數(shù)計(jì)數(shù)值i與種群個(gè)體數(shù)量計(jì)數(shù)值n的初始值為0；

3)根據(jù)第i代種群中的第n個(gè)個(gè)體的基因，通過解碼獲得其所對(duì)應(yīng)的PID控制模塊參數(shù)值，即分別為比例系數(shù)Kp、積分系數(shù)Ki和微分系數(shù)Kd，在多目標(biāo)優(yōu)化算法模塊中采用的是二進(jìn)制編碼方式，所述的編碼即為一串二進(jìn)制數(shù)字，將此數(shù)字經(jīng)過分割后轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制所代表的值，即為PID控制的參數(shù)比例系數(shù)Kp、積分系數(shù)Ki和微分系數(shù)Kd，得到上述參數(shù)之后，利用參數(shù)對(duì)PID控制模塊進(jìn)行設(shè)置從而改變控制模塊的控制性能；

4)PID控制模塊的參數(shù)設(shè)定之后，由PID控制模塊調(diào)節(jié)開關(guān)電源系統(tǒng)的控制參數(shù)并使得系統(tǒng)的輸出電壓穩(wěn)定，并同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊，待系統(tǒng)輸出電壓穩(wěn)定之后，便可采集得到在調(diào)節(jié)過程中系統(tǒng)輸出電壓的超調(diào)量以及系統(tǒng)輸出電壓發(fā)生變化至系統(tǒng)輸出電壓穩(wěn)定所消耗的調(diào)節(jié)時(shí)間；

5)多目標(biāo)優(yōu)化算法模塊根據(jù)采集的數(shù)據(jù)即超調(diào)量和系統(tǒng)的穩(wěn)定時(shí)間來計(jì)算每個(gè)個(gè)體的排名Rank；

6)判斷該個(gè)體是否為該代種群中最后一個(gè)個(gè)體，若不是將n的值加一，并返回第3)步執(zhí)行，若是則執(zhí)行下一步；

7)多目標(biāo)算法模塊判斷系統(tǒng)執(zhí)行狀況是否符合系統(tǒng)終止條件若否則執(zhí)行下一步，否則執(zhí)行第12)步；

8)利用進(jìn)化算法對(duì)種群P進(jìn)行操作，得到新的種群R；

9)通過數(shù)學(xué)操作取并集P∪R得到新的種群Nest，生成新的父種群之后利用快速非支配排序算法對(duì)種群進(jìn)行排序，即假設(shè)種群為P，則該算法需要計(jì)算P中每個(gè)個(gè)體p的兩個(gè)參數(shù)n_p和S_p，其中n_p為種群中支配個(gè)體p的個(gè)體數(shù)，S_p為種群中被個(gè)體p支配的個(gè)體集合；遍歷整個(gè)種群，這兩個(gè)參數(shù)的總計(jì)算復(fù)雜度是O(mN²)；算法的步驟為(1)找到種群中所有n_p＝0的個(gè)體，并保存在當(dāng)前集合F₁，之中；(2)對(duì)于當(dāng)前集合F₁中的每個(gè)個(gè)體i，其所支配的個(gè)體集合為S_i，遍歷S_i中的每個(gè)個(gè)體l，執(zhí)行n_l＝n_l-1,如果n_l＝0則將個(gè)體l保存在集合H中；(3)記F₁中得到的個(gè)體為第一個(gè)非支配層的個(gè)體，并以H作為當(dāng)前集合，重復(fù)上述操作，直至整個(gè)種群被分級(jí)；

10)對(duì)種群中的個(gè)體進(jìn)行快速非支配排序之后，便開始進(jìn)行每個(gè)個(gè)體擁擠度的計(jì)算，擁擠度是指種群中給定個(gè)體的周圍個(gè)體密度，直觀上表示為個(gè)體，周圍僅僅包含個(gè)體，擁擠度的算法如下：(1)令n_d＝0，n＝1,2,…,N；(2)對(duì)于每個(gè)目標(biāo)函數(shù)，首先基于該目標(biāo)函數(shù)對(duì)種群進(jìn)行排序，然后令邊界的兩個(gè)個(gè)體的擁擠度為無(wú)窮，即1_d＝N_d＝∞，計(jì)算n_d＝n_d+(f_m(i+1)-f_m(i-1)),n＝2,3,…,N-1；

11)通過快速支配排序和擁擠度計(jì)算之后，種群中每個(gè)個(gè)體n都得到兩個(gè)屬性，分別是非支配排序n_rank和擁擠度n_d，利用這兩個(gè)屬性，區(qū)分種群中任意兩個(gè)個(gè)體的支配和非支配關(guān)系，個(gè)體優(yōu)劣的比較依據(jù)為i≥_nj，即個(gè)體i優(yōu)于個(gè)體j，當(dāng)且僅當(dāng)i_rank<j_rank或i_rank＝j(luò)_rank且i_d>j_d，經(jīng)過上述運(yùn)算之后，跳轉(zhuǎn)第3)步執(zhí)行；

12)將種群中排名第一的解的參數(shù)解碼，并應(yīng)用于系統(tǒng)中的PID控制模塊，并控制開關(guān)電源系統(tǒng)。

當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，多目標(biāo)優(yōu)化算法模塊進(jìn)行相關(guān)參數(shù)初始化，同時(shí)設(shè)置微控制器的相關(guān)外設(shè)參數(shù)包括定時(shí)器、A/D轉(zhuǎn)換模塊，然后系統(tǒng)利用初始參數(shù)初始化PID控制模塊，PID控制模塊調(diào)節(jié)開關(guān)電源系統(tǒng)使得輸出電壓穩(wěn)定，然后基于非支配排序的多目標(biāo)優(yōu)化算法模塊開始工作，并初始化產(chǎn)生種群P，通過解碼種群中每個(gè)個(gè)體的編碼得到PID控制模塊的參數(shù)，并應(yīng)用于PID控制模塊，然后利用定時(shí)器與A/D轉(zhuǎn)換模塊相配合得到系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程中的超調(diào)量以及調(diào)節(jié)時(shí)間，并以此為快速非支配排序算法以及擁擠度計(jì)算算法來找出最優(yōu)的個(gè)體，通過多目標(biāo)優(yōu)化模塊中的快速非支配排序以及擁擠度計(jì)算算法得出最優(yōu)的個(gè)體并解碼其參數(shù)從而應(yīng)用于PID控制模塊，使其的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能包括超調(diào)量以及穩(wěn)定時(shí)間均達(dá)到最優(yōu)性能。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及顯著效果：

1、采用基于非支配排序的多目標(biāo)優(yōu)化算法，同時(shí)優(yōu)化PID控制模塊的三個(gè)參數(shù)以達(dá)到最小超調(diào)量以及最短穩(wěn)定時(shí)間。

2、采用PID控制模塊調(diào)節(jié)占空比穩(wěn)定輸出電壓，靈敏度高，輸出電壓穩(wěn)定。

3、電路簡(jiǎn)單，無(wú)需專用集成電路的復(fù)雜控制，成本低，可靠性好。

附圖說明

圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)方框圖；

圖2是本發(fā)明系統(tǒng)原理圖；

圖3是本發(fā)明控制程序流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。

如圖1、2所示，一種動(dòng)態(tài)響應(yīng)優(yōu)化的開關(guān)電源控制方法，其特征在于利用多目標(biāo)優(yōu)化算法對(duì)開關(guān)電源系統(tǒng)的PID控制模塊以優(yōu)化系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能，包括前級(jí)Buck降壓拓?fù)潆娐?，后?jí)定頻LLC調(diào)壓拓?fù)潆娐罚敵鲭妷翰蓸与娐芳捌洳蓸臃糯蟾綦x電路。以及以微控制器為核心的控制電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)。輸出采樣電路采樣后級(jí)定頻LLC的輸出電壓然后通過放大隔離電路輸出至以微控制器為核心的控制電路，以微控制器為核心的控制電路輸出信號(hào)控制前級(jí)Buck降壓拓?fù)潆娐返拈_關(guān)管M₁、M₃和后級(jí)定頻LLC調(diào)壓拓?fù)潆娐返拈_關(guān)管M₂、M₄、M₅、M₆。

輸出電壓采樣電路通過后級(jí)定頻LLC調(diào)壓拓?fù)潆娐返呢?fù)載電阻R1,R2分壓采樣，電阻R1,R2的連接端為輸出電壓采樣輸出端，電阻R2的另一端連接輸出地端。

采樣放大隔離電路為運(yùn)算放大器，其中，運(yùn)算放大器k1對(duì)應(yīng)輸出電壓采樣電路，運(yùn)算放大器k1的負(fù)端連接輸出電壓采樣輸出端，運(yùn)算放大器k1的正端連接輸出地端。

微控制器為控制核心的控制電路包括AD轉(zhuǎn)換模塊、PID控制模塊、定時(shí)器模塊、多目標(biāo)優(yōu)化算法模塊以及脈沖寬度調(diào)制發(fā)生模塊，AD轉(zhuǎn)換模塊的輸入信號(hào)為運(yùn)算放大器k1的輸出信號(hào)，AD轉(zhuǎn)換模塊將轉(zhuǎn)換后的輸出電壓值分別輸出給定時(shí)器模塊和PID控制模塊。PID控制模塊輸出的占空比信號(hào)控制前級(jí)Buck降壓拓?fù)潆娐芬约昂蠹?jí)定頻LLC調(diào)壓拓?fù)潆娐返拈_關(guān)管。多目標(biāo)優(yōu)化算法模塊優(yōu)化PID控制模塊的參數(shù)比例系數(shù)Kp、積分系數(shù)Ki和微分系數(shù)Kd。

參看圖3，微控制器為控制核心的控制電路的工作流程包括一下步驟：

1.首先根據(jù)系統(tǒng)的預(yù)設(shè)值對(duì)系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行初始化，包括設(shè)定系統(tǒng)的輸出電壓值，以及配置定時(shí)器，A/D轉(zhuǎn)換模塊，中斷等相關(guān)外設(shè)的工作模式以及工作參數(shù)。其中定時(shí)器1為脈沖寬度調(diào)制產(chǎn)生模塊所用，用于控制Buck降壓拓?fù)潆娐分械腗OS管M₁,M₃的開關(guān)，定時(shí)器2利用中斷以精確采集電壓發(fā)生變化時(shí)經(jīng)過PID控制調(diào)節(jié)后使得輸出電壓穩(wěn)定所消耗的時(shí)間，配置A/D轉(zhuǎn)換模塊工作于DMA模式，配置定時(shí)器1的中斷以利用PID控制模塊調(diào)節(jié)占空比以控制輸出電壓。

2.多目標(biāo)優(yōu)化算法模塊的參數(shù)初始化，包括設(shè)定算法執(zhí)行的相關(guān)參數(shù)如：種群迭代最大值I、每一代種群中個(gè)體數(shù)量的最大值N、種群迭代代數(shù)計(jì)數(shù)值i、種群個(gè)體數(shù)量計(jì)數(shù)值n、每一代個(gè)體的編碼長(zhǎng)度、個(gè)體間編碼方式、交叉的概率、個(gè)體間發(fā)生變異的概率，并設(shè)定種群迭代代數(shù)計(jì)數(shù)值i與種群個(gè)體數(shù)量計(jì)數(shù)值n的初始值為0。

3.根據(jù)第i代種群中的第n個(gè)個(gè)體的基因，通過解碼獲得其所對(duì)應(yīng)的PID控制模塊參數(shù)值即分別為比例系數(shù)Kp、積分系數(shù)Ki和微分系數(shù)Kd，在本多目標(biāo)優(yōu)化算法模塊中采用的是二進(jìn)制編碼方式，所述的編碼即為一串二進(jìn)制數(shù)字，將此數(shù)字經(jīng)過分割后轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制所代表的值即為PID控制的參數(shù)比例系數(shù)Kp、積分系數(shù)Ki和微分系數(shù)Kd。得到上述參數(shù)之后，利用參數(shù)對(duì)PID控制模塊進(jìn)行設(shè)置從而改變控制模塊的控制性能。

4.PID控制模塊的參數(shù)設(shè)定之后，由PID控制模塊調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制參數(shù)并使得系統(tǒng)的輸出電壓穩(wěn)定，并同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊，待系統(tǒng)輸出電壓穩(wěn)定之后，便可采集得到在調(diào)節(jié)過程中系統(tǒng)輸出電壓的超調(diào)量以及系統(tǒng)輸出電壓發(fā)生變化至系統(tǒng)輸出電壓穩(wěn)定所消耗的調(diào)節(jié)時(shí)間。

5.多目標(biāo)優(yōu)化算法模塊根據(jù)采集的數(shù)據(jù)即超調(diào)量和系統(tǒng)的穩(wěn)定時(shí)間來計(jì)算每個(gè)個(gè)體的排名Rank。

6.判斷該個(gè)體是否為該代種群中最后一個(gè)個(gè)體，若不是將n的值加一，并返回第3步執(zhí)行，若是則執(zhí)行下一步；

7.多目標(biāo)算法模塊判斷系統(tǒng)執(zhí)行狀況是否符合系統(tǒng)終止條件若否則執(zhí)行下一步，否則執(zhí)行第12步。

8.利用進(jìn)化算法對(duì)種群P進(jìn)行操作，得到新的種群R。

9.通過數(shù)學(xué)操作取并集P∪R得到新的種群Nest，生成新的父種群之后利用快速非支配排序算法對(duì)種群進(jìn)行排序。即假設(shè)種群為P，則該算法需要計(jì)算P中每個(gè)個(gè)體p的兩個(gè)參數(shù)n_p和S_p，其中n_p為種群中支配個(gè)體p的個(gè)體數(shù)，S_p為種群中被個(gè)體p支配的個(gè)體集合。遍歷整個(gè)種群，這兩個(gè)參數(shù)的總計(jì)算復(fù)雜度是O(mN²)。算法的主要步驟為：

(1)找到種群中所有n_p＝0的個(gè)體，并保存在當(dāng)前集合F₁，之中。

(2)對(duì)于當(dāng)前集合F₁中的每個(gè)個(gè)體i，其所支配的個(gè)體集合為S_i，遍歷S_i中的每個(gè)個(gè)體l，執(zhí)行n_l＝n_l-1,如果n_l＝0則將個(gè)體l保存在集合H中；

(3)記F₁中得到的個(gè)體為第一個(gè)非支配層的個(gè)體，并以H作為當(dāng)前集合，重復(fù)上述操作，直至整個(gè)種群被分級(jí)。

10.對(duì)種群中的個(gè)體進(jìn)行快速非支配排序之后，便開始進(jìn)行每個(gè)個(gè)體擁擠度的計(jì)算，擁擠度是指種群中給定個(gè)體的周圍個(gè)體密度，直觀上可表示為個(gè)體，周圍僅僅包含個(gè)體。擁擠度的算法如下所述，

(1)令n_d＝0，n＝1,2,…,N

(2)對(duì)于每個(gè)目標(biāo)函數(shù)，首先基于該目標(biāo)函數(shù)對(duì)種群進(jìn)行排序，然后令邊界的兩個(gè)個(gè)體的擁擠度為無(wú)窮，即1_d＝N_d＝∞，計(jì)算n_d＝n_d+(f_m(i+1)-f_m(i-1)),n＝2,3,…,N-1

11.通過快速支配排序和擁擠度計(jì)算之后，種群中每個(gè)個(gè)體n都得到兩個(gè)屬性，分別是非支配排序n_rank和擁擠度n_d。利用這兩個(gè)屬性，便可以區(qū)分種群中任意兩個(gè)個(gè)體的支配和非支配關(guān)系。個(gè)體優(yōu)劣的比較依據(jù)為i≥_nj，即個(gè)體i優(yōu)于個(gè)體j，當(dāng)且僅當(dāng)i_rank<j_rank或i_rank＝j(luò)_rank且i_d>j_d。經(jīng)過上述運(yùn)算之后，跳轉(zhuǎn)第3步執(zhí)行。

12.將種群中排名第一的解的參數(shù)解碼，并應(yīng)用于系統(tǒng)中的PID控制模塊，并控制開關(guān)電源系統(tǒng)。

本發(fā)明控制系統(tǒng)的工作過程如下：當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，多目標(biāo)優(yōu)化算法模塊進(jìn)行相關(guān)參數(shù)初始化，同時(shí)設(shè)置微控制的相關(guān)外設(shè)參數(shù)如定時(shí)器，A/D轉(zhuǎn)換模塊等。然后系統(tǒng)利用初始參數(shù)初始化PID控制模塊，PID控制模塊調(diào)節(jié)開關(guān)電源系統(tǒng)使得輸出電壓穩(wěn)定。然后基于非支配排序的多目標(biāo)優(yōu)化算法模塊開始工作，并初始化產(chǎn)生種群P，通過解碼種群中每個(gè)個(gè)體的編碼得到PID控制模塊的參數(shù)，并應(yīng)用于PID控制模塊。然后利用定時(shí)器與A/D轉(zhuǎn)換模塊相配合得到系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程中的超調(diào)量以及調(diào)節(jié)時(shí)間，并以此為快速非支配排序算法以及擁擠度計(jì)算算法來找出最優(yōu)的個(gè)體。通過多目標(biāo)優(yōu)化模塊中的快速非支配排序以及擁擠度計(jì)算算法得出最優(yōu)的個(gè)體并解碼其參數(shù)從而應(yīng)用于PID控制模塊，使其的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能包括超調(diào)量以及穩(wěn)定時(shí)間均達(dá)到最優(yōu)性能。