طراحی کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی بهینه برای سیستم گوی معلق به کمک الگوریتم ژنتیک

این مقاله راهکاری برای بهینه سازی ضرایب یک کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی (PID) با استفاده از الگوریتم ژنتیک با تمرکز به بهبود معیارهای کارایی حوزه زمان ارائه می دهد. سیستم مورد مطالعه در این پژوهش معلق سازی گوی با جریان هوا است. مسئله کنترلی، ثابت نگهداشتن گوی معلق داخل نازل در ارتفاع مشخص و یا تعقیب مرجع از پیش تعریف شده است. برای نیل به این مقصود، ابتدا معادله های دینامیکی سیستم گوی معلق بر اساس قوانین فیزیکی حاکم بر آن استخراج شده و یک تقریب خطی از سیستم ارائه می گردد. پارامترهای نامعلوم شناسایی شده و از الگوریتم ژنتیک برای تنظیم پارامترهای بهینه کنترل کننده PID کمک گرفته می شود. با انتخاب تابع هزینه مناسب ضرایب کنترل کننده به ازای کمترین فراجهش و کمترین زمان نشست حاصل می شود. برای نشان دادن کارایی راهکار پیشنهادی مقایسه ای بین پاسخ سیستم ها حلقه-بسته با کنترل کننده بهینه حاصل از الگوریتم ژنتیک و رویکرد زیگلر-نیکولز شبیه سازی شده و از پلنت گوی معلق شرکت مهندسی کیا الکترونیک برای صحت سنجی نتایج به طور عملی استفاده گردید.

کلیدواژه ها:

بهینه سازی ، الگوریتم ژنتیک ، کنترل کننده PID ، معیارهای کارایی حوزه زمان ، زیگلر-نیکولز.