تعیین ضرایب بهینه کنترلر PID شبیه ساز سه درجه آزادی ماهواره با استفاده از الگوریتم بهینه سازی انبوه ذرات

کنترلر PID یکی از بنیادی ترین و کاربردی ترین ابزارهای کنترل صنعتی است. تنظیم ضرایب کنترلر به طور مستقیم بر عملکرد دینامیکی سیستم تاثیر می گذارد. تنظیم بهینه ضرایب کنترلر سبب بهینه سازی معیارهایی نظیر زمان صعود، زمان نشست، فراجهش، پایداری و کاهش خطای حالت دائم می شود. تنظیم ضرایب کنترلر PID برای سیستم های خطی با بهره گیری از روش های کلاسیک به سادگی قابل انجام است. اما در فرایندهای غیرخطی، معادلات دینامیکی سیستم پیچیده است. بنابراین بهره گیری از روش های کلاسیک برای بهینه سازی پارامترهای سیستم و دست یابی به مشخصه های مطلوب، امکان پذیر نیست. در این مقاله، روش بهینه سازی انبوه ذرات برای تنظیم ضرایب کنترلر PID شبیه ساز ماهواره پیشنهاد شده است. شبیه ساز تعیین و کنترل وضعیت ماهواره دارای عملگرهای چرخ عکس العملی است. پلتفرم شبیه ساز تعیین و کنترل وضعیت، بستری مناسب برای پیاده سازی الگوریتم های کنترلی و بهینه سازی بر روی کامپیوتر نصب شده بر روی آن است. الگوریتم بهینه سازی پیشنهادی به ازای توابع معیار مختلف اجرا شده است. از مزایای الگوریتم پیشنهادی، همگرایی سریع به مقادیر بهینه و سهولت پیاده سازی برای سیستم شبیه ساز است. علاوه بر این، برای مقایسه نتایج بهینه سازی غیرخطی، ضرایب کنترلر به ازای روش متداول و کلاسیک نیز بدست آمده و بر روی پلتفرم شبیه ساز اعمال شده است. نتایج آزمایش های عملی حاصل از پیاده سازی ضرایب مختلف کنترلر PID بر روی شبیه ساز ماهواره با یکدیگر مقایسه شده است. مقایسه صورت گرفته بر اساس مشخصه های پاسخ زمانی حاصله از شبیه ساز و به ازای یک مانور مشخص صورت گرفته است. در نهایت بر اساس مقایسه صورت گرفته، ضرایب بهینه کنترلر PID برای شبیه ساز انتخاب شده و مورد استفاده قرار گرفته است.