THIẾT KẾ CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN PID VÀ FLC-SUGENO TỐI ƯU  CHO HỆ THỐNG QUẠT GIÓ - CÁNH PHẲNG SỬ DỤNG THUẬT TOÁN PSO

Nguyễn Hữu Công; Nguyễn Tiến Duy; Lê Việt Đức

doi:10.34238/tnu-jst.6580

THIẾT KẾ CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN PID VÀ FLC-SUGENO TỐI ƯU CHO HỆ THỐNG QUẠT GIÓ - CÁNH PHẲNG SỬ DỤNG THUẬT TOÁN PSO

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 03/10/22 Ngày hoàn thiện: 31/10/22 Ngày đăng: 01/11/22

Các tác giả

1. Nguyễn Hữu Công , Đại học Thái Nguyên
2. Nguyễn Tiến Duy, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - ĐH Thái Nguyên
3. Lê Việt Đức, Đại học Thái Nguyên

Tóm tắt

Trong bài báo này, chúng tôi trình bày việc thiết kế bộ điều khiển mờ (Fuzzy Logic Controller – FLC) tối ưu dựa trên thuật toán tối ưu bầy đàn (Particle Swarm Optimization - PSO). Bộ điều khiển FLC được thiết kế với các hàm thuộc được phân bố đều và đối xứng trên miền xác định của các biến. Hệ luật điều khiển được xây dựng dựa trên mối quan hệ biến thiên đơn điệu tăng giữa biến đầu ra với các biến đầu vào, sử dụng thuật toán PSO để tối ưu hoá trọng số mỗi luật mờ của hệ luật. Để so sánh và đánh giá tính hiệu quả của phương pháp thiết kế được đề xuất, bộ điều khiển PID cũng được thiết kế tối ưu, trong đó các hệ số Kp, Ki, Kd và hệ số lọc (Filter coefficient, ký hiệu là KN) được tìm kiếm bằng thuật toán PSO. Đối tượng điều khiển là hệ thống quạt gió – cánh phẳng (Fan and Plate System - F&P). Đây là một đối tượng có tính phi tuyến mạnh và khó điều khiển. Kết quả mô phỏng cho thấy các bộ điều khiển sau khi tối ưu cho chất lượng điều khiển tăng lên đáng kể. Đặc biệt, bộ điều khiển FLC với trọng số luật tối ưu cho kết quả điều khiển là tốt hơn cả. Qua nghiên cứu thấy rằng, việc thiết kế bộ điều khiển FLC với thuật toán tối ưu PSO là một phương pháp rất hiệu quả.

Từ khóa

Bộ điều khiển PID; Bộ điều khiển mờ; Thuật toán PSO; Quạt gió cánh phẳng; Bộ điều khiển mờ Sugeno

Toàn văn:

PDF

Tài liệu tham khảo

[1] S. M. H. Baygi, A. Karsaz, and A. Elahi, “A hybrid optimal PID-Fuzzy control design for seismic exited structural system against earthquake: A salp swarm algorithm,” in 6th Iranian Joint Congress on Fuzzy and Intelligent Systems (CFIS), 2018, pp. 220-225, doi: 10.1109/CFIS.2018.8336659.

[2] C. Wu, J. Liu, X. Jing, H. Li, and L. Wu, “Adaptive Fuzzy Control for Nonlinear Networked Control Systems,” in IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems, vol. 47, no. 8, pp. 2420-2430, Aug. 2017, doi: 10.1109/TSMC.2017.2678760.

[3] L. Xing, C. Wen, Z. Liu, H. Su, and J. Cai, “Event-Triggered Adaptive Control for a Class of Uncertain Nonlinear Systems,” in IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 62, no. 4, pp. 2071-2076, April 2017, doi: 10.1109/TAC.2016.2594204.

[4] H. Moradi, H. Setayesh, and A. Alasty, “PID-Fuzzy control of air handling units in the presence of uncertainty,” International Journal of Thermal Sciences, vol. 109, pp. 123-135, 2016.

[5] T. Takagi and M. Sugeno, “Fuzzy identification of systems and its applications to modeling and control,” in IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, vol. SMC-15, no. 1, pp. 116-132, Jan.-Feb. 1985, doi: 10.1109/TSMC.1985.6313399.

[6] J. Kennedy and R. Eberhart, “Particle swarm optimization,” in Proceedings of the 1995 IEEE International Conference on Neural Networks, 4, Perth, WA. Australia, 1995, pp.1942-1948.

[7] I-H. Kuo et al., “An improved method for forecasting enrolments based on fuzzy time series and particle swarm optimization,” Expert systems with applications, vol. 36, pp. 6108-6117, 2009.

[8] H. K. Chiang, R. W. Syu, and W. B. Lin, “The sliding mode controller design of a fan-plate system,” in Proceedings of the 5th intelligent living technology conference, vol. 1, pp. 882-888, 2010.

[9] A. Numsomran and V. Tipsuwanporn, “The design of robust PID control for Fan and Plate process,” in Proceedings of the Ninth IASTED International Conference on Control and Applications, CA, 2007, pp. 273-277.

[10] P. Kungwalrut, M. Thumma, V. Tipsuwanporn, A. Numsomran, and P. Boonsrimuang, “Design MRAC PID control for fan and plate process,” in SICE Annual Conference (SICE), 13-18 Sept. 2011, pp. 2944-2948.

[11] J. B. Ziegler and N. B. Nichols, “Optimum settings for automatic controllers,” ASME Transactions, vol. 64, pp. 759-768, 1942.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.6580

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ