改进的PID控制器调整非线性连续动加热器使用修改的牛顿-拉普森优化器随机对立和莱维飞行学习
Rizk M Rizk-Allah1, Serdar Ekinci2, Mostafa Jabari3
1Basic Engineering Science Department, Faculty of Engineering, Menoufia University, Shebin El-Kom, 32511, Egypt.
一种新的修改后的基于牛顿-拉普森的优化 (mNRBO) 方法增强了PID调整,用于挑战连续水箱加热系统. 这种方法确保了精确的温度控制,提高了工业过程中的效率和安全性.
科学领域:
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 控制系统工程 控制系统工程
- 优化算法 优化算法
背景情况:
- 连续水箱加热器 (CSTH) 系统中精确的温度控制对于工业过程至关重要,可以防止低效率和安全风险.
- 非线性,参数不确定性和CSTH系统中的干扰使得比率-积分-导数 (PID) 调整等传统方法难以精确控制.
- 现有的优化技术可能会与 CSTH 系统的复杂动态作斗争,导致性能不足最佳.
研究的目的:
- 引入一种新的修改后的基于牛顿-拉普森的优化 (mNRBO) 算法,用于先进的PID控制器调.
- 解决CSTH系统中非线性和不确定性的挑战,以改善温度调节.
- 通过优化强大的控制系统设计,增强勘探开发平衡.
主要方法:
- 开发了一种经过修改的基于牛顿-拉普森的优化 (mNRBO) 框架,包含随机对立学习和基于Lévy的飞行指导学习.
- 制定了一个基于质量和能量保存原理的CSTH动态模型.
- 利用多目标成本函数来评估性能指标,包括上升时间,结算时间,超标和稳定状态错误.
主要成果:
- 与其他测试的优化方法相比,mNRBO算法实现了显著较低的成本函数值 (53.29).
- 证明了平滑的收与低标准偏差 (0.90),表明算法稳定性.
- mNRBO导致了优越的闭环性能:上升时间 (62.05秒),沉降时间 (206.88秒),超速 (1.41%) 和稳定状态误差 (0.006%).
结论:
- 拟议的mNRBO方法为非线性CSTH系统中的PID调提供了强大的和有效的解决方案.
- mNRBO提供高精度,抗干扰的温度控制,性能优于传统和其他先进的优化技术.
- 这种先进的优化方法非常适合工业热过程,要求可靠性,效率和精度.
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