Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.39
no.10
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pp.1031-1036
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2015
Proportional-integral-derivative (PID) controllers are widely used in industrial sites. Most tuning methods for PID controllers use an empirical and experimental approach; thus, the experience and intuition of a designer greatly affect the tuning of the controller. The representative methods include the closed-loop tuning method of Ziegler-Nichols (Z-N), the C-C tuning method, and the Internal Model Control tuning method. There has been considerable research on the tuning of PID controllers for single-input single-output systems but very little for multi-input multi-output systems. It is more difficult to design PID controllers for multi-input multi-output systems than for single-input single-output systems because there are interactive control loops that affect each other. This paper presents a tuning method for the PID controller for a two-input two-output system. The proposed method uses a real-coded genetic algorithm (RCGA) as an optimization tool, which optimizes the PID controller parameters for minimizing the given objective function. Three types of objective functions are selected for the RCGA, and each PID controller parameter is determined accordingly. The performance of the proposed method is compared with that of the Z-N method, and the validity of the proposed method is examined.
The manufacturing sector resorts to automation to increase production and homogeneity of products during mass production, without increasing scarce, expensive, and unreliable manpower. Automation in the form of multiple robotic arms that handle materials in all directions in different stages of the process is proven to be the best way to increase production. This paper thoroughly investigates robotic single-arm movements, that is, 360° vertical rotation, with the help of a brushless DC motor, controlled by a fuzzy proportional-integral-derivative (PID) controller. This paper also deals with the design and performance of the fuzzy-based PID controller used to control vertical movement against the limited scope of conventional PID feedback controller and how the torque of the arm is affected by the fuzzy PID controller in the four quadrants to ensure constant speed and accident-free operation despite the influence of gravitational force. The design was simulated through MATLAB/SIMULINK and integrated with dSPACE DS1104-based hardware to verify the dynamic behaviors of the arm.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.15
no.5
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pp.1728-1743
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2021
Three-dimensional (3D) video scenes are complex and difficult to control, especially when scene switching occurs. In this paper, we propose two algorithms based on an incremental proportional-integral-derivative (PID) algorithm and a similarity analysis between views to improve the method of bit allocation for multi-view high efficiency video coding (MV-HEVC). Firstly, an incremental PID algorithm is introduced to control the buffer "liquid level" to reduce the negative impact on the target bit allocation of the view layer and frame layer owing to the fluctuation of the buffer "liquid level". Then, using the image similarity between views is used to establish, a bit allocation calculation model for the multi-view video main viewpoint and non-main viewpoint is established. Then, a bit allocation calculation method based on hierarchical B frames is proposed. Experimental simulation results verify that the algorithm ensures a smooth transition of image quality while increasing the coding efficiency, and the PSNR increases by 0.03 to 0.82dB while not significantly increasing the calculation complexity.
KIEE International Transaction on Systems and Control
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v.2D
no.2
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pp.78-91
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2002
In the thermal power plant, there are six manipulated variables: main steam flow, feedwater flow, fuel flow, air flow, spray flow, and gas recirculation flow. There are five controlled variables: generator output, main steam pressure, main steam temperature, exhaust gas density, and reheater steam temperature. Therefore, the thermal power plant control system is a multinput and output system. In the control system, the main steam temperature is typically regulated by the fuel flow rate and the spray flow rate, and the reheater steam temperature is regulated by the gas recirculation flow rate. However, strict control of the steam temperature must be maintained to avoid thermal stress. Maintaining the steam temperature can be difficult due to heating value variation to the fuel source, time delay changes in the main steam temperature versus changes in fuel flow rate, difficulty of control of the main steam temperature control and the reheater steam temperature control system owing to the dynamic response characteristics of changes in steam temperature and the reheater steam temperature, and the fluctuation of inner fluid water and steam flow rates during the load-following operation. Up to the present time, the Proportional-Integral-Derivative Controller has been used to operate this system. However, it is very difficult to achieve an optimal PID gain with no experience, since the gain of the PID controller has to be manually tuned by trial and error. This paper focuses on the characteristic comparison of the PID controller and the modified 2-DOF PID Controller (Two-Degrees-Freedom Proportional-Integral-Derivative) on the DCS (Distributed Control System). The method is to design an optimal controller that can be operated on the thermal generating plant in Seoul, Korea. The modified 2-DOF PID controller is designed to enable parameters to fit into the thermal plant during disturbances. To attain an optimal control method, transfer function and operating data from start-up, running, and stop procedures of the thermal plant have been acquired. Through this research, the stable range of a 2-DOF parameter for only this system could be found for the start-up procedure and this parameter could be used for the tuning problem. Also, this paper addressed whether an intelligent tuning method based on immune network algorithms can be used effectively in tuning these controllers.
The Proportional-Integral-Derivative control scheme is widely used in industries. This paper investigates an alternative control paradigm for controlling lightweight Cartesian robot arms. Fuzzy PI control is used and validated experimentally by comparing performance with a conventional PID control algorithm. The results show the effectiveness of the fuzzy PI control. The fuzzy control shows superior performance in transient response over the conventional one.
Microwave digestion is a preferred pretreatment method for agricultural samples because of its quick chemical reaction and minimum loss of analytes. In this research, a feedback temperature controller was developed to control the temperature inside a vessel for the microwave-assisted digestion system. An existing industrial microwave oven was fitted with the temperature controller for controlling inside temperature of the vessel. Four control methods, On/Off, proportional (P), proportional integral (PI), and proportional integral derivative (PID) were used and compared. Experimental results showed that PID control produced best temperature control performance. The PID controller could maintain the temperature of water sample and rice sample in the digestion system with error range of $-2.5{\sim}3.3^{\circ}C$ and $-1.9{\sim}0.5^{\circ}C$ at set temperature of $170^{\circ}C$, respectively.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.7
no.5
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pp.823-829
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2006
In this paper presents approaches to the design of a hybrid fuzzy logic proportional plus conventional integral- derivative(fuzzy P+ID) controller in an incremental form. This controller is constructed by using an incremental fuzzy logic controller in place of the proportional term in a conventional PID controller. The PID type controller has been widely used in industrial application due to its simply control structure, easy of design, and inexpensive cost. However, control performance of the PID type controller suffers greatly from high uncertainty and nonlinearity of the system, large disturbances and so on. This paper presents a hybrid fuzzy logic proportional plus conventional integral derivative controller In comparison with a conventional PID controller, only one additional parameter has to be adjusted to tune the Fuzzy P+ID controller. In this case, the stability of a system remains unchanged after the PID controller is replaced by the Fuzzy P+ID controller without modifying the original controller parameters. Finally, the proposed hybrid Fuzzy P+ID controller is applied to BLDC motor drive. Simulation results demonstrated that the control performance of the proposed controller is better than that of the conventional controller.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.30
no.4A
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pp.337-342
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2010
Generally most sluice gates are closed and opened by a mechanical winch, a winch using an oil-pressure, or a winch mixing both. Because of their size and structure, they should be safely operated with more than two pulling devices helping each other. At the moment of their opening and closing, there usually occur some additional loads to the structure which cannot be exactly measurable at the stage of designing. Such additional loads can cause the sluice gate to be unbalanced and make it hard to open and close the gate, and by also overloading a winch, they can inflict a significant damage to the safety of the sluice gate. This paper explains a FDC(Force-Displacement Control) system which simultaneously considered the oil-pressure and displacement in order to evenly distribute the force and make a winch balanced at the opening and closing motion. This FDC system was implemented by means of the PID(Proportional Integral Derivative) function of XG 5000 program. It was experimented on a model of the sluice gate winch with the hydraulic oil pressure cylinder. The experiments showed that the developed FDC system made the winch of hydraulic oil pressure cylinder open and close cooperatively in spite of various external loads. Therefore the FDC system is proven effective when it is applied to a winch of sluice gate.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.5
no.2
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pp.117-127
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2007
Many real world control systems usually track several control objectives, simultaneously. At the moment, it is desirable to meet all specified goals using the controllers with simple structures like as proportional-integral (PI) and proportional-integral-derivative (PID) which are very useful in industry applications. Since in practice, these controllers are commonly tuned based on classical or trial-and-error approaches, they are incapable of obtaining good dynamical performance to capture all design objectives and specifications. This paper addresses a new method to bridge the gap between the power of optimal multiobjective control and PI/PID industrial controls. First the PI/PID control problem is reduced to a static output feedback control synthesis through the mixed $H_2/H_{\infty}$ control technique, and then the control parameters are easily carried out using an iterative linear matrix inequalities (ILMI) algorithm. Numerical examples on load-frequency control (LFC) and power system stabilizer (PSS) designs are given to illustrate the proposed methodology. The results are compared with genetic algorithm (GA) based multiobjective control and LMI based full order mixed $H_2/H_{\infty}$ control designs.
Jin-Yang Li;Jun-Liang Du;Long Gu;You-Peng Zhang;Cong Lin;Yong-Quan Wang;Xing-Chen Zhou;Huan Lin
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.2
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pp.452-459
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2023
The core power control is an important issue for the study of dynamic characteristics in China initiative accelerator driven subcritical system (CiADS), which has direct impact on the control strategy and safety analysis process. The CiADS is an experimental facility that is only controlled by the proton beam intensity without considering the control rods in the current engineering design stage. In order to get the optimized operation scheme with the stable and reliable features, the variation of beam intensity using the continuous and periodic control approaches has been adopted, and the change of collimator and the adjusting of duty ratio have been proposed in the power control process. Considering the neutronics and the thermal-hydraulics characteristics in CiADS, the physical model for the core power control has been established by means of the point reactor kinetics method and the lumped parameter method. Moreover, the multi-inputs single-output (MISO) logical structure for the power control process has been constructed using proportional integral derivative (PID) controller, and the meta-heuristic algorithm has been employed to obtain the global optimized parameters for the stable running mode without producing large perturbations. Finally, the verification and validation of the control method have been tested based on the reference scenarios in considering the disturbances of spallation neutron source and inlet temperature respectively, where all the numerical results reveal that the optimization method has satisfactory performance in the CiADS core power control scenarios.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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