In this Paper, we Propose model-based tuning rules of the PID controller incorporating with genetic algorithms. Three sets of optimal PID parameters for step set-point tracking are obtained based on the first-order time delay model of plants and a genetic algorithm which minimizes performance indices(IAE, ISE and ITAE). Then tuning rules are obtained using the tuned parameter sets, potential rule models and a genetic algorithm. Simulation is carried out to verify the effectiveness of the proposed rules.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제30권6호
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pp.753-759
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2006
Integrating processes are frequently encountered in process industries. In this paper, new tuning formulae of the PID controllers for set-point tracking and load disturbance rejection are presented for integrating processes involving time delay. First, the controller parameter sets are tuned using a real-coded genetic algorithm (RCGA) such that performance criterion(IAE, ISE or ITSE) is minimized. Then, tuning rules are addressed using tuned PID parameter sets. tuning model and another RCGA. The performances of the proposed rules are tested on two processes.
PID control is windely used to control stable processes, however, its application to integrating processes is less common. In this paper, we proposed a simple PID controller tuning method for integrating processes with time delay to meet a sensitive function $M_s$. With the proposed PID tuning method, we can obtain stable integrating processes using PD controller in inner feedback loop and a loop transfer function with desired stable specification. This guarantees both robustness and performance. Simulation examples are given to show the good performance of the proposed tuning method to other methods.
In this paper, a new design method for IMC-PID that adds a phase scaling factor of system identifications to the standard IMC-PID controller as a control parameter is proposed. Based on analytically derived frequency properties such as gain and phase margins, this tuning rule is an optimal control method determining the optimum values of controlling factors to minimize the cost function, integral error criterion of the step response in time domain, in the constraints of design parameters to guarantee qualified frequency design specifications. The proposed controller improves existing single-parameter design methods of IMC-PID in the inflexibility problem to be able to consider various design specifications. Its effectiveness is examined by a simulation example, where a comparison of the performances obtained with the proposed tuning rule and with other common tuning rules is shown.
This paper presents a control gain tuning scheme for multi-axis PID control systems by Taguchi method. As an experimental set-up, a parallel mechanism machine tool has been selected. This machine has eight servodrives and each servodrive has four control gains, respectively. Therefore, total 32 control gains have to be tuned. Through a series of design of experiments, an optimal and robust set of PID control gains is tuned. The index of the sum of position error and velocity error is reduced to 61.4% after the experimental gain tuning regardless of the feedrate variation.
PID control is windely used to control stable processes, However, its application to integrating processes is less common. In this paper, we proposed a stable PID controller tuning method for integrating processes with time delay using model reduction method. For proposed model reduction method, it disconnect an integrating factor from integrating processes and reduces separate process using reduction method. and it connect an integrating factor to reduced model. We can obtain stable integrating processes using P controller in inner feedback loop and PID tuning is then used to cancel the pole of the feedback loop. This guarantees both robustness and performance. Simulation examples are given to show the good performance of the proposed tuning method comparing with other methods.
In this paper, we proposed a PID tuning algorithm by the fuzzy set theory to improve the performance of the PID controller. The new tuning algorithm for the PID controller has the initial value of parameter Kp, $\tau_{I}$, $\tau_{D}$. by the Ziegler-Nichols formula that uses the ultimate gain and ultimate period from a relay tuning experiment. We will get the error and the error rate of plant output corresponding to the initial value of parameter and fnd the new proportion gain(Kp) and the integral time ($\tau_{I}$) from fuzzy tuner by the error and error rate of plant oueut as a membership function of fuzzy theory. This fuzzy auto tuning algorithm for PID controller considerably reduced the overshoot and rise time as compared to any other PID controller tuning algorithms. And in real parametric uncertainty systems, it constitutes an appreciable improvement of performance. The significant property of this algorithm is shown by simulation
This paper suggests that the immune algorithm can effectively be used in tuning of a PID controller. The artificial immune network always has a new parallel decentralized processing mechanism for various situations, since antibodies communicate to each other among different species of antibodies/B-cells through the stimulation and suppression chains among antibodies that form a large-scaled network. In addition to that, the structure of the network is not fixed, but varies continuously. That is, the artificial immune network flexibly self-organizes according to dynamic changes of external environment (meta-dynamics function). However, up to the present time, models based on the conventional crisp approach have been used to describe dynamic model relationship between antibody and antigen. Therefore, there are some problems with a less flexible result to the external behavior. On the other hand, a number of tuning technologies have been considered for the tuning of a PID controller. As a less common method, the fuzzy and neural network or its combined techniques are applied. However, in the case of the latter, yet, it is not applied in the practical field, in the former, a higher experience and technology is required during tuning procedure. In addition to that, tuning performance cannot be guaranteed with regards to a plant with non-linear characteristics or many kinds of disturbances. Along with these, this paper used immune algorithm in order that a PID controller can be more adaptable controlled against the external condition, including moise or disturbance of plant. Parameters P, I, D encoded in antibody randomly are allocated during selection processes to obtain an optimal gain required for plant. The result of study shows the artificial immune can effectively be used to tune, since it can more fit modes or parameters of the PID controller than that of the conventional tuning methods.
This paper presents an optimal tuning method of decentralized PID controller of two-input, two-output(TITO) second order system to be formulated as LQR.
본 논문에서는 표준 IMC-PID 제어기에 시스템 식별상의 위상 조절 인자를 설계 변수로 추가함으로 새로운 IMC-PID 제어기 설계 방법을 제안한다. 제안된 제어기의 동조법으로 해석적으로 구해진 주파수 영역 특성을 통해 주파수 영역 성능을 보장하도록 하는 설계 변수의 구속 조건 하에서 시간영역의 적분 오차 지표를 가격함수로 최소화하는 최적 해를 얻는다. 이 제안된 동조법은 다양한 설계 사양을 동시에 고려하도록 하여 기존의 IMC-PID의 단일 설계 변수 동조가 갖는 비유연성 문제를 개선하였다. 사례 연구에서 기존의 동조법들과의 성능 비교를 통해 그 유용성을 검토했다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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