设计和实施分数顺序控制器用于实时非线性过程,使用AGTM优化技术
Sabavath Jayaram1, Nithya Venkatesan2
1School of Electrical Engineering, Vellore Institute of Technology, Chennai, 600127, India.
本研究介绍了近似通用时间时刻 (AGTM) 优化技术,用于设计非线性球形水箱液位系统的高级分数顺序控制器. 与传统方法相比,建议的控制器在保持稳定的液体水平方面表现优越.
科学领域:
- 工艺控制工程 工艺控制工程
- 非线性系统动态 非线性系统动态
- 优化技术 优化技术
背景情况:
- 球形坦克在工艺工业中至关重要,但由于非线性行为和显著的截止时间,存在控制挑战.
- 在单球液位系统 (SSTLLS) 中,精确的液位控制对于运营效率至关重要.
- 第一个顺序加死亡时间 (FOPDT) 模型通常用于SSTLLS,需要有效的控制策略.
研究的目的:
- 为设计分数顺序PI (FOPI) 和分数顺序PID (FOPID) 控制器提出和评估近似通用时间时刻 (AGTM) 优化技术.
- 为了比较AGTM设计的FOPI和FOPID控制器与非线性SSTLLS的传统PI和PID控制器的性能.
- 通过模拟和实时实施来验证拟议控制器的有效性.
主要方法:
- 开发了近似通用时间时刻 (AGTM) 优化技术.
- 使用AGTM方法设计分数顺序PI (FOPI) 和分数顺序PID (FOPID) 控制器.
- 使用积分二次错误 (ISE),积分绝对错误 (IAE),上升时间,峰值时间,沉降时间,超标和稳定状态错误进行比较分析.
- 使用国家仪器NI-DAQmx 6211设备在MATLAB和实时测试中实现.
主要成果:
- 基于AGTM方法设计的分量顺序控制器在控制非线性SSTLLS方面表现出卓越的性能.
- 在各种性能指标中观察到量化改进,包括减少错误积分和增强的时间域特征.
- AGTM 方法为分数顺序控制器提供了更大的设计灵活性.
结论:
- 提出的AGTM优化技术对于设计非线性SSTLLS的高性能FOPI和FOPID控制器是有效的.
- 对于具有非线性和截止时间的系统,分数顺序控制器比传统控制器具有显著的优势.
- 该研究验证了拟议的控制策略在模拟和实时环境中的实际适用性和卓越性能.
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