非線形復水器圧力制御のための人工レミングアルゴリズムによって調整された新しい双曲線正接ベースPIDコントローラー

科学分野:

• *制御システム工学
• *熱力学と熱伝達
• *エンジニアリングにおける人工知能

背景:

• * シェルアンドチューブ蒸気凝縮器における正確な圧力制御は、発電所における熱効率と安全性のために重要です。
• * 従来の比例-積分-微分（PID）コントローラーは、これらのシステムの非線形ダイナミクスを処理する上で限界があり、パフォーマンスが悪くなります。
• * 既存のコントローラーは、複雑な運用環境において、オーバーシュート、遅い整定時間、およびロバスト性の低下に苦しむことがよくあります。

研究 の 目的:

• * 非線形蒸気凝縮器における圧力調整を強化するための新しい双曲線正接ベースPID（tanh-PID）コントローラーを開発および評価すること。
• * 減衰と過渡応答特性を改善するために、滑らかな非線形ゲイン変調を導入すること。
• * パフォーマンスエラーを最小限に抑えるために、人工レミングアルゴリズム（ALA）を使用してtanh-PIDコントローラーを最適化すること。

主な方法:

• * 非線形ゲイン変調を備えた双曲線正接ベースPID（tanh-PID）コントローラーの開発。
• * 積分時間加重絶対誤差（ITAE）を最小化するための人工レミングアルゴリズム（ALA）を使用したtanh-PIDコントローラーの最適な調整。
• * 蒸気空気相互作用およびホットウェルダイナミクスを含む非線形凝縮器モデルを使用したシミュレーション研究。他のアルゴリズムおよびコントローラーとのベンチマーク。

主要な成果:

• * ALAによって調整されたtanh-PIDコントローラーは、最も低いITAE（2.1189）、最も速い立ち上がり時間（0.5960秒）、および最小の整定時間（12.4799秒）を達成しました。
• * 提案されたコントローラーは、最小のオーバーシュート（5.8056％）とほぼゼロの定常状態誤差（4.0776 x 10⁻⁴％）を示し、PI、FOPID、および他の最適化アルゴリズムを上回りました。
• * ロバスト性解析により、動的な不確実性下での優れた外乱抑制と信頼性の高い参照追跡が確認されました。

結論:

• * 提案されたALAによって調整されたtanh-PIDコントローラーは、工業用蒸気凝縮器における正確な圧力調整のための高性能で低複雑性のソリューションを提供します。
• * 非線形ゲイン変調は、減衰挙動と過渡整形を効果的に強化し、従来のコントローラーの限界に対処します。
• * この方法論は、リアルタイム展開に大きな可能性を示しており、発電システムにおける運用効率と安全性を向上させます。