Метод оптимального налаштування пі-регуляторів із врахуванням обмежень
DOI:
https://doi.org/10.31548/energiya2019.03.129Анотація
Анотація. Розроблено метод оптимального налаштування ПІ-регуляторів при врахуванні обмежень. Метод ґрунтується на зведенні задачі налаштування до задачі безумовної оптимізації. Для цього було запропоновано спеціальний комплексний критерій, який характеризується бажаними топологічними властивостями. Останні отримані за допомогою вагових коефіцієнтів, що враховують вимоги щодо стійкості системи, обмежень та комплексу критеріїв, які відображають небажані показники регулювання. Наперед задані топологічні властивості критерію дали змогу знайти його глобальний. У роботі для цієї мети була використана модифікація методу рою часточок ME-PSO, яка характеризується переініціалізацією рою при умові його стагнації.
Для оцінки ефективності використання методу були виконані розрахунки коефіцієнтів ПІ-регулятора при обмеженні за перерегулюванням (прийнято, що воно повинно бути нульовим). Критерієм оптимізації була швидкодія регулювання. У результаті отримано, що для чотирьох тестових передаточних функцій (другого та третього порядків; одна передаточна функція відповідає об’єкту регулювання із часовою затримкою) швидкодія регулювання значно збільшується при забезпеченні обмеження за перерегулюванням.
Отримані результати порівнювались із тими, що відповідають регуляторам, що налаштовані із використанням інших (відомих у інженерній практиці) методів налаштування ПІ-регуляторів (порівнювані методи дають змогу отримати нульове перерегулювання). Крім того, аналіз якості автоматичного регулювання був проведений із використанням показників: середньоінтегральної похибки та середньоінтегрального регулювання.
Розроблений підхід доволі універсальний. Він може використовуватись для синтезу оптимальних систем регулювання у тому числі і нелінійних.
Ключові слова: регулятор, оптимізація, критерій, обмеження, налаштування, метод рою часточок
Посилання
Åströn, K. J., Hägglund, T. (2006) Advanced PID control. ISA The Instrumentation, Systems, and Automation Society, 460.
Denysenko, V.V. (2006). PYD-Rehuliatory Pryntsypy Postroenyia Y Modyfykatsyy. Chast 1. [PID-controllers: Principlles of Design and Modifications. Part 1]. Sovremennye Tekhnolohy Avtomatyzatsyy. 4, 66-74.
Ziegler, J. G., Nichols, N. B. (1942) Optimum settings for automatic controllers. Trans. ASME,. 64, 759-768.
O'Dwyer (2009). Handbook of PI and PID controller tuning rules (3rd edition). Ireland: Imperial College Press, 623.
Latha, K., Rajinikanth, V., Surekha, P.M. (2013)/ PSO-Based PID Controller Design for a Class of Stable and Unstable Systems, ISRN Artificial Intelligence, 1-11.
https://doi.org/10.1155/2013/543607
Mehdi Nasri, Hossein Nezamabadi-pour, Malihe Maghfoori (2007) A PSO-Based Optimum Design of PID Controller for a Linear Brushless DC Motor, International Science Index. Electrical and Information Engineering, 1 (2), 179-183.
Machine Learning Control: Tuning a PID Controller with Genetic Algorithms. External link. Available at: https://www.youtube.com/watch?v=S5C_z1nVaSg&t=485s
Ünal, M., Ak, A., Topuz, V., Erdal, H. (2013) Optimization of PID Controllers Using Ant Colony and Genetic Algorithms. Springer. - 108.
https://doi.org/10.1007/978-3-642-32900-5
Jagatheesan Kallannan, Anand Baskaran, Nilanjan Dey, Amira S. Ashour. Bio-Inspired Algorithms in PID Controller Optimization. CRC Press, 76.
Denysenko, V.V. PYD-Rehuliatory Voprosy Realyzatsyy. Chast 1. [PID-controllers. Issues of implementation. Part 1]. Sovremennye Tekhnolohy Avtomatyzatsyy, 86-97.
Mikuláš, Huba (2010) Robust constrained PID control. International Conference Cybernetics and informatics, Vyšná Boca, Slovak Republic, 1-18.
Romasevych, Yu., Loveikin, V. (2018) A Novel Multi-Epoch Particle Swarm Optimization Technique. Cybernetics and Information Technologies, 18(3), 62-74.
https://doi.org/10.2478/cait-2018-0039
Åströn, K.J., Hägglund, T. (2000) Benchmark Systems for PID Control. International Federation of Automatic Control, 165-166.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Стосунки між правовласниками і користувачами регулюються на умовах ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства – Некомерційна – Поширення На Тих Самих Умовах 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0):https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.uk
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див.The Effect of Open Access).
