Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Modelowanie układu sterowania pompą ciepła w instalacji grzewczej

Błyskun Bartosz, Konatowski Stanisław

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2026

|

Vol. 67, Nr 2

15--21

PL

Model symulacyjny układu sterowania pompą ciepła w systemie ogrzewania, zbudowany w środowisku Matlab Simulink, składa się z trzech bloków: pomieszczenia (obiektu sterowania), pompy ciepła oraz regulatora PID. Zaprojektowany system ogrzewania z pompą ciepła pozwala na: ocenę efektywności energetycznej przy zmiennej temperaturze zewnętrznej, oszacowanie sezonowych kosztów eksploatacji w typowym budynku jednorodzinnym, a także porównanie kosztów pracy pompy ciepła z alternatywnymi źródłami ciepła. Celem modelowania były badania efektywności energetycznej i ekonomicznej systemu pracującego w różnych warunkach klimatycznych Polski. W tym celu opracowano funkcje modelujące dobowe zmiany temperatur dla różnych pór roku. Badania symulacyjne wykazały, że system sterowania ogrzewaniem zapewniał temperaturę zadaną po czasie 4-5 minut i utrzymywał ją z dokładnością lepszą niż 0.2°C. Dla typowego sezonu grzewczego, trwającego 212 dni, zapotrzebowanie łączne na energię cieplną wyniosło 19.5 MWh przy zużyciu energii elektrycznej 5.6 MWh. Odpowiada to sezonowemu współczynnikowi SCOP równemu 3.5. Analiza kosztów eksploatacji rocznej ogrzewania za pomocą pompy ciepła wykazała oszczędności na poziomie ok. 9% względem ogrzewania gazowego oraz koszty wyższe o ok. 31% w stosunku do ogrzewania węglowego przy znacznie większym komforcie użytkowania.

EN

The Matlab Simulink simulation model of the heat pump control system consists of three blocks: a room (the control object), a heat pump and a PID controller. The designed heat pump heating system enables the following: assessment of energy efficiency at variable outdoor temperatures; estimation of seasonal operating costs in a typical single-family home; and comparison of heat pump operating costs with those of alternative heat sources. The modelling was intended to study the energy and economic efficiency of the system operating in various climatic conditions in Poland. To this end, functions modelling daily temperature changes for different seasons were developed. Simulation studies showed that the heating control system reached the set temperature within 4–5 minutes and maintained it with an accuracy of better than 0.2 °C. For a typical 212-day heating season, the total heat demand was 19.5 MWh, with electricity consumption of 5.6 MWh. This corresponds to a seasonal SCOP of 3.5. An analysis of the annual operating costs of heating with a heat pump revealed savings of approx. 9% compared to gas heating, with costs approx. 31% higher than coal heating and significantly greater user comfort.

2

Szybki dyskretny regulator PID dla serwomechanizmu prądowego

Bożek Andrzej

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2025

|

R. 29, nr 1

47--54

PL

Przedstawiono opracowaną metodę doboru nastaw dyskretnego regulatora PID dla serwomechanizmu prądowego modelowanego przez podwójny integrator. Metoda pozwala uzyskać dowolnie szybką dynamikę odpowiedzi, aż do regulacji typu dead-beat. Jej zastosowanie wymaga czteroparametrowego wariantu regulatora z filtracją w członie różniczkującym. Wyprowadzono analityczne zależności pozwalające na obliczenie nastaw w oparciu o podstawowe proste parametry projektowe: wzmocnienie obiektu, czas cyklu regulatora oraz zadany czas regulacji. Zweryfikowano metodę strojenia symulacyjnie i przeanalizowano zależność między szybkością regulacji, a wrażliwością na odchyłki wzmocnienia obiektu od wartości projektowej. W eksperymencie z obiektem rzeczywistym potwierdzono prawidłowe działanie układu regulacji dla nastaw ustalających czas regulacji na 5-krotność oraz 10-krotność czasu cyklu regulatora. Nastawy proponowane w poprzednich pracach pozwalały uzyskać czas regulacji co najmniej 25-krotnie dłuższy od czasu cyklu.

EN

A tuning method for a discrete-time PID controller in a current sevro system was developed. The object is modelled by a double integrator. The method allows to obtain arbitrarily fast dynamics of the system, up to dead-beat control. Its use requires a four-parameter variant of the controller with a filtered derivative block. Analytical formulas were derived allowing the calculation of the controller settings based on simple basic design parameters: object gain, controller cycle time and settling time. The tuning method was verified by simulation and the relationship between the response dynamics and the sensitivity to deviation of the object gain from its design value was analyzed. In an experiment with a real object, the correct operation of the control system was confirmed for the settling time 5 and 10 times longer than the controller cycle time. The settings proposed in previous work allowed to obtain a settling time at least 25 times longer than the cycle time.

3

Analiza wpływu minimalnej różnicy temperatury w wymienniku ciepła zanieczyszczonym osadami na nastawy regulatora temperatury PID

Markowski Mariusz, Alabrudziński Sławomir, Trzciński Przemysław, Szreder Mariusz

Przemysł Chemiczny

|

2024

|

T. 103, nr 12

1509--1513

PL

W eksploatacji wymienników ciepła jednym z bardziej uciążliwych uwarunkowań przemysłowych są osady powstające na powierzchni wymiany ciepła. Powszechnie wiadomo, że osady powodują straty ciepła. Ponadto w miarę upływu czasu zmienia się dynamika wymiennika ciepła, co wymusza okresowe dostrajanie nastaw regulatorów temperatury PID. W celu zmniejszenia negatywnych skutków oddziaływania osadów na eksploatację wymienników ciepła zaproponowano nowy sposób ich obliczeń cieplno-przepływowych poprzez odpowiedni dobór minimalnej różnicy temperatury w wymienniku (ΔTmin) na etapie projektowania. W tym celu wykonano symulacje numeryczne wykorzystujące model płaszczowo-rurowy wymiennika ciepła w stanie dynamicznym. Na podstawie obliczeń numerycznych wymiennika przeanalizowano wpływ oddziaływania osadów na nastawy regulatora temperatury PID w zależności od ΔTmin.

EN

In order to reduce the neg. effects of fouling on the operation of heat exchangers, a new method of thermal calcns. was proposed by appropriate selection of the min. temp. difference in the exchanger (ΔTmin) at the design stage. A series of numerical simulations were performed using a shell-and-tube heat exchanger model in a dynamic state. Based on numerical calcns. of the exchanger, the impact of fouling on the PID temperature controller settings was analyzed depending on ΔTmin.

4

PID control design of strongly coupled axial-torsional vibrations in rotary drilling systems

Meddah Sabrina, Idir Abdelhakim, Tadjer Sid Ahmed, Doghmane Mohamed Zinelabidine, Kidouche Madjid

Przegląd Elektrotechniczny

|

2024

|

R. 100, nr 3

196--201

EN

Drilling operations can encounter considerable challenges posed by strong, coupled vibrations that exert a complex influence on rotary drilling system performance. These vibrations are classified into three distinct types based on their propagation direction: axial, lateral, and torsional. Previous research efforts have predominantly focused on examining each vibration type in isolation. However, the effectiveness and resilience of developed controllers are profoundly affected by the often overlooked coupling effects arising from other types of vibrations. In this study, we propose the implementation of a Proportional-Integral-Derivative (PID) controller for the coupled Axial-Torsional vibration system. The research presented herein is dedicated to investigate the performance of the controller under strongly coupled vibrations. To address the dynamic vibrations encountered during drilling, it is imperative to understand the intricate behavior of the drill bit in response to these vibrations before designing controllers to mitigate their impact. Numerous models have been proposed in the existing literature to elucidate the behavior of the drill string under axial-torsional vibrations. The objective of this research is to develop a comprehensive model of the drilling system and investigate the robustness of the PID controller to mitigate the adverse effects of coupled Axial-Torsional vibrations. By effectively analysing the obtained results, this study has contributed to the optimization and improvement of drilling operations under sever coupled vibrations.

PL

Operacje wiercenia mogą napotkać znaczne wyzwania stawiane przez silne, sprzężone wibracje, które wywierają złożony wpływ na wydajność obrotowego systemu wiercącego. Te wibracje są klasyfikowane na trzy różne typy na podstawie kierunku propagacji: osiowe, boczne i skrętne. Dotychczasowe wysiłki badawcze skupiały się głównie na badaniu każdego rodzaju wibracji oddzielnie. Jednak skuteczność i odporność opracowanych regulatorów są głęboko dotknięte często pomijanymi efektami sprzężenia wynikającymi z innych rodzajów wibracji. W niniejszym badaniu proponujemy zastosowanie kontrolera Proporcjonalno-Całkowo-Różniczkowego (PID) dla sprzężonego systemu wibracji osiowo-skrętnych. Przedstawione w tym badaniu badania są poświęcone zbadaniu wydajności kontrolera w warunkach silnie sprzężonych wibracji. Aby skutecznie radzić sobie z dynamicznymi wibracjami napotykanymi podczas wiercenia, niezwykle istotne jest zrozumienie złożonego zachowania wiertła w odpowiedzi na te wibracje przed zaprojektowaniem kontrolerów w celu złagodzenia ich wpływu. W istniejącej literaturze zaproponowano wiele modeli w celu wyjaśnienia zachowania struny wiertniczej pod wpływem wibracji osiowo-skrętnych. Celem tego badania jest opracowanie wszechstronnego modelu systemu wiercenia i zbadanie odporności kontrolera PID na mitigację niekorzystnych skutków sprzężonych wibracji osiowo-skrętnych. Poprzez skuteczną analizę uzyskanych wyników, to badanie przyczyniło się do optymalizacji i poprawy operacji wiercenia w warunkach silnie sprzężonych wibracji.

5

Ostrojeniu regulatorów cyfrowych z wykorzystaniem mechanizmów quasi-ciągłych

Bieda Robert, Grygiel Rafał

Przegląd Elektrotechniczny

|

2024

|

R. 100, nr 1

9--15

PL

W pracy zaprezentowano metodologię syntezy dyskretnego regulatora PID z wykorzystaniem quasi-ciągłej reprezentacji układu otwartego, umożliwiającą wykorzystanie algorytmów dla ciągłych układów sterowania. Wskazano konieczność uwzględnienia okresu próbkowania w regulatorze i obiekcie. Podejście to wykorzystuje aproksymację ciągłą dla dyskretnych chwil próbkowania. Technika ta umożliwa kształtowanie przebiegów czasowych już na etapie projektowania układu. Dodatkowo przedstawiono różne sposoby realizacji dyskretnego regulatora PID.

EN

This paper presents the methodology for the synthesis of a discrete PID-type controller using a quasi-continuous representation of this system by consideration sample time in both plant and controller. Such an approach, proposed by authors, allows us to use algorithms designed for continuous control systems. This method uses a continuous approximation of the dynamic system at discrete sampled times. It makes it possible to shape the time response already at the system design stage. In addition, different methods of implementing a discrete PID controller are presented.

6

New direct torque control of dual star induction motor using Grey Wolf optimization technique

Zemmit Abderrahim, Messalti Sabir, Herizi Abdelghafour

Przegląd Elektrotechniczny

|

2024

|

R. 100, nr 2

109--113

EN

This document shows a comparative study between two approaches for the direct torque control of the dual star induction motor drive (DSIM), the first is based on conventional PID, the second uses new heuristic optimization technique based on the grey wolf optimizer GWO-PID. The benefits of this combination can reduce the Dual SIM speed control loop problems. The GWO algorithm has been programmed and implemented in MATLAB. In addition, the most importance appropriate GWO-PID scheme combines simultaneously many index such as reducing high torque ripple, steady-state error is reduced, response time is improved and disturbances do not change the drive performance.

PL

Ten dokument przedstawia badanie porównawcze między dwoma podejściami do bezpośredniego sterowania momentem napędowym silnika indukcyjnego z podwójną gwiazdą (DSIM), pierwsze oparte jest na konwencjonalnym PID, drugie wykorzystuje nową heurystyczną technikę optymalizacji opartą na optymalizatorze szarego wilka GWO-PID. Korzyści z tej kombinacji mogą zmniejszyć problemy z pętlą kontroli prędkości Dual SIM. Algorytm GWO został zaprogramowany i zaimplementowany w MATLAB-ie. Ponadto zaproponowano i zbadano najbardziej odpowiedni schemat GWO-PID łączący jednocześnie wiele wskaźników, takich jak zmniejszenie tętnienia wysokiego momentu obrotowego, zmniejszenie błędu stanu ustalonego, poprawa czasu narastania i brak zmian w działaniu napędu.

7

Comparison of the performance of PID and TVLQR controllers for nonlinear modelling of a freedom flying body

Fawzy Mohamed, Attar Hani, Amer Ayman, Alsaqoor Sameh, Alahmer Ali, Borowski Gabriel, Solyman Ahmed, As’ad Samer, Agieb Ramy Said

Przegląd Elektrotechniczny

|

2024

|

R. 100, nr 4

291--297

EN

The aim of the research was to enhance the trajectory control of a nonlinear freedom flying body model by comparing time-varying linear quadratic regulator (TVLQR) controller with proportional–integral–derivative (PID) control. The nonlinear behavior of the flying body is represented using a linear time-varying (LTV) approach, accounting for parameter variations over time. The equations of motion for the LTV model and the nonlinear flying body were elaborated within the Matlab-Simulink environment. The optimization method was utilized to adapt the PID gains for the simulation of the nonlinear flying body. Their response was then compared to that of identical PID gains implemented on the LTV model. TVLQR optimal controller was generated by solving the Riccati Equation. A comparison between the performance of TVLQR and PID controllers was conducted using a nonlinear flying body. Additionally, the study examined the impact of wind by introducing wind velocity to the velocity of the flying body. In conclusion, we found that the TVLQR controller had better tracking performance, it excelled in actuator deflection, was wind resistant, and effectively dealt with dynamics and actuator uncertainties.

PL

Celem badań było usprawnienie kontroli trajektorii nieliniowego modelu swobodnie latającego obiektu poprzez porównanie regulatora zmiennoprzecinkowego liniowego regulatora kwadratowego (TVLQR) ze sterowaniem proporcjonalno-całkująco-różniczkującym (PID). Nieliniowe zachowanie latającego obiektu przedstawiono za pomocą modelu liniowego zależnego od czasu (LTV), uwzględniającego zmiany parametrów w czasie. Równania ruchu modelu LTV oraz nieliniowego obiektu latającego opracowano w środowisku Matlab-Simulink. Zastosowano metodę optymalizacji w celu dostosowania wzmocnień PID do symulacji nieliniowego obiektu latającego. Ich odpowiedź została następnie porównana z identycznymi wzmocnieniami PID zastosowanymi w modelu LTV. Optymalny kontroler TVLQR został wygenerowany poprzez rozwiązanie równania Riccatiego. Porównanie wydajności regulatorów TVLQR oraz PID przeprowadzono przy użyciu nieliniowego obiektu latającego. W pracy zbadano ponadto wpływ wiatru poprzez wprowadzenie prędkości wiatru do prędkości przemieszczającego się obiektu latającego. W podsumowaniu stwierdzono, że sterownik TVLQR miał lepszą wydajność śledzenia obiektu, wyróżniał się pod względem odchylenia siłownika, był odporny na wiatr i skutecznie poradził sobie z dynamiką i niepewnością siłownika.

8

Nastawy regulatora kursu dla autopilota statku

Świder Zbigniew

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2024

|

R. 28, nr 2

5--10

PL

Przedstawiono wybrane metody doboru nastaw PID dla regulatora kursu w autopilocie statku. Spójność projektowania jest możliwa dzięki temu, że zastosowano model Nomoto dla statku oraz dzięki eliminacji przez regulator stałej czasowej obiektu, przez co układ zamknięty staje się układem 2-go rzędu. W dwóch przypadkach założono dodatkowo, że układ ten ma mieć podwójną stałą czasową, różniącą się w zadanym stosunku r od stałej czasowej obiektu. Pokazano, że tak zaprojektowany regulator kursu zapewnia przebiegi aperiodyczne krytyczne przy skokowej zmianie wartości zadanej oraz lepiej tłumi zakłócenia środowiskowe niż standardowo nastrojone regulatory.

EN

Selected methods of PID settings for the heading controller in the ship’s autopilot are presented. The consistency of the design is possible due to the fact that the Nomoto model was used for the ship and thanks to the elimination of the time constant of the object by the controller, so that the closed system becomes a 2nd order system. In two cases, it was additionally assumed that the system is to have a double time constant, differing in a given ratio r from the time constant of the object. It has been shown that the heading controller designed in this way provides critical aperiodic waveforms at a step change in the setpoint value and suppresses environmental disturbances better than standardly tuned controllers.

9

Comparative Analysis of the Guided Bomb Flight Control System for Different Initial Conditions

Grzyb Marta, Koruba Zbigniew

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2024

|

R. 28, nr 3

41--52

EN

The article presents research on the influence of initial conditions on the self-guidance of a guided bomb towards a stationary ground target. The aim of the study was to investigate the correlation between the initial tilt angle of the guided bomb and the precision of impact, as well as the time required to reach the surface target. To fulfil this purpose, the flight control system of the guided bomb needed to be designed accordingly. The need to develop these systems arises from emerging information that Ukraine and Israel are converting unguided bombs into precision-guided ones. This justification is based on objective reasons. The article analyses the application of classical controllers. PI, PD and PID. Their task was to accurately guide a stationary ground target under various initial conditions. A preliminary method has been proposed for selecting optimal gain coefficients for the PID controller, which constitutes the main component of the autopilot of the guided bomb flight control system. A proprietary interpolation method was suggested, starting with the use of an optimization function in MATLAB software. The numerical findings are presented in a graphical manner.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań określających wpływ warunków początkowych samonaprowadzania bomby kierowanej na nieruchomy cel naziemny. Skupiono się na analizie zależności początkowego kąta pochylenia bomby kierowanej na dokładność trafienia oraz czas potrzebny na dotarcie do celu naziemnego. W tym celu należało odpowiednio zaprojektować system sterowania lotem bomby kierowanej. Zasadność tych badań wynika między innymi z konieczności rozwoju tych systemów ze względu na pojawiające się informacje, że zarówno Ukraina, jak i Izrael przekształcają niekierowane bomby w ich precyzyjne odpowiedniki. W artykule poddano analizie zastosowanie regulatorów klasycznych: PI, PD oraz PID. Ich zadaniem było precyzyjne naprowadzanie na naziemny cel nieruchomy dla różnych warunków początkowych. Dodatkowo zaproponowana została wstępna metoda doboru optymalnych współczynników wzmocnień dla regulatora PID, stanowiącego główny element autopilota systemu sterowania lotem bomby kierowanej. Wyniki badań numerycznych zostały przedstawione w postaci graficznej.

10

Reconfigurable smart metamaterial for energy transfer control in alternating magnetic fields

Steckiewicz Adam, Stypułkowska Aneta

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2024

|

Vol. 72, nr 5

art. no. e149169

EN

The paper presents a metamaterial with reconfigurable effective properties, intended to operate in alternating magnetic fields. The structure of a resonator, based on a series connection of a planar inductor and a lumped capacitor, is expanded using an additional capacitor with a MOSFET transistor. Due to the presence of the controllable active element, it is possible to dynamically change the phase of the current flowing through a meta-cell and shift a frequency response within an assumed range. Since the transistor is driven by the unipolar square wave with a changeable duty cycle and time delay, two closed-loop controllers were utilized to achieve a smart material, able to automatically attain and maintain the imposed resonant frequency. As a result, the complex effective magnetic permeability of the metamaterial can be smoothly changed, during its operation, via an electrical signal, i.e. by adjusting the parameters of a control signal of the active element. The design of the meta-cell, as well as the measuring, data operation and control part, are presented in detail. An illustrative system is examined in terms of achieving the user-defined resonance point of the metamaterial. Transient responses with estimated settling times and steady-state errors and the effective permeability characteristics for the exemplary cases are shown. The meta-cell is also tested experimentally to validate the theoretically determined effective properties.

11

A comparative study between fractionalized and fractional order PID controllers for control of a stable system based on particle swarm optimization algorithm

Idir Abdelhakim, Berrabah Fouad, Canale Laurent

Przegląd Elektrotechniczny

|

2023

|

R. 99, nr 12

87--90

EN

Most industrial applications use integer-order proportional integral derivative (IOPID) controllers due to well-known characteristics such as simplicity and ease of implementation. However, because of their nonlinear nature and the underlying iso-damping feature of fractional-order operators, fractional-order PID (FOPID) and fractionalized-order PID (FrOPID) controllers outperform the IOPID controllers. In this study, three different controllers based on particle swarm optimization are used to regulate a stable system. While a FrOPID controller only has to optimize four parameters and a normal PID controller only needs to optimize three parameters, a FOPID controller requires the optimization of five parameters. Set-point tracking, and better disturbance rejection are obtained with the fractional PID controller, whereas fractionalized PID outperforms the other controllers in terms of noise attenuation.

PL

Większość aplikacji przemysłowych wykorzystuje regulatory IOPID rzędu liczb całkowitych ze względu na dobrze znane cechy, takie jak prostota i łatwość implementacji. Jednak ze względu na ich nieliniowy charakter i leżącą u ich podstaw funkcję izo-tłumienia operatorów ułamkowego rzędu, regulatory PID ułamkowego rzędu (FOPID) i PID ułamkowego rzędu (FrOPID) przewyższają regulatory IOPID. W tym badaniu trzy różne kontrolery oparte na optymalizacji roju cząstek są używane do regulacji stabilnego systemu. Podczas gdy regulator FrOPID musi zoptymalizować tylko cztery parametry, a normalny regulator PID tylko trzy parametry, regulator FOPID wymaga optymalizacji pięciu parametrów. Śledzenie wartości zadanej i lepsze tłumienie zakłóceń uzyskuje się za pomocą ułamkowego regulatora PID, podczas gdy ułamkowy PID przewyższa inne regulatory pod względem tłumienia szumów.

12

Zliczanie szybkich obiektów z wykorzystaniem kamery zdarzeniowej

Bialik Kamil, Kowalczyk Marcin, Błachut Krzysztof, Kryjak Tomasz

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2023

|

R. 27, nr 1

79--84

PL

W pracy zaproponowano wykorzystanie kamery zdarzeniowej jako komponentu systemu wizyjnego umożliwiającego zliczanie szybko przemieszczających się obiektów - w tym przypadku spadających ziaren kukurydzy. Kamery te przesyłają informacje o zmianach jasności poszczególnych pikseli i charakteryzują się niską latencją, brakiem rozmycia związanego z ruchem, poprawnym działaniem w różnych warunkach oświetleniowych, a także bardzo niskim zużyciem energii. Zaproponowany algorytm zliczający analizuje zdarzenia w czasie rzeczywistym. Działanie rozwiązania zademonstrowano na stanowisku składającym się ze zsypu z podajnikiem wibracyjnym, który umożliwiał regulację liczby spadających ziaren. Celem układu sterowania z regulatorem PID było utrzymanie stałej średniej liczby spadających obiektów. Zaproponowane rozwiązanie poddane zostało szeregowi testów, mających na celu określenie poprawności działania opracowanej metody. Na ich podstawie można potwierdzić słuszność użycia kamery zdarzeniowej do liczenia małych, szybko poruszających się obiektów, i związanego z tym szerokiego spektrum potencjalnych zastosowań przemysłowych.

EN

This paper proposes the use of an event camera as a component of a vision system that enables counting of fast-moving objects - in this case, falling corn grains. These cameras transmit, in an asynchronous manner, information about the change in brightness of individual pixels and are characterised by low latency, no motion blur, and correct operation in different lighting conditions, as well as very low power consumption. The proposed counting algorithm processes events in real time. The operation of the solution was demonstrated on a stand consisting of a chute with a vibrating feeder, which allowed the number of falling grains to be adjusted. The objective of the control system with a PID controller was to maintain a constant average number of falling objects. The proposed solution was subjected to a series of tests to determine the correctness of the developed method operation. On their basis, the validity of using an event camera to count small, fast-moving objects and the associated wide range of potential industrial applications can be confirmed.

13

Prototyp kaskadowego autopilota okrętowego zaimplementowany w środowisku CPDev

Świder Zbigniew

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2023

|

R. 27, nr 1

61--66

PL

Autopiloty okrętowe można podzielić na konwencjonalne, zdolne jedynie do utrzymywania zadanego kursu, oraz zaawansowane, które dodatkowo mogą utrzymywać statek na „ścieżce” łączącej zadane punkty nawigacyjne na trasie. W artykule przedstawiono strukturę prototypowego autopilota statku zaimplementowanego w środowisku CPDev oraz wzory pozwalające wyznaczyć nastawy regulatora kursu (PIDH) oraz ścieżki (PIDT) w regulacji kaskadowej. Dla każdego z nich przyjęto pojedyncze parametry projektowe określające dynamikę zamkniętej pętli regulacji. Reguły te zastosowano w oprogramowaniu prototypu autopilota, stworzonego we współpracy z holenderską firmą projektującą systemy sterowania i wizualizacji dla statków.

EN

Ship autopilots can be divided into conventional, only capable of maintaining a given heading, and advanced, which can additionally follow a „track” connecting the given navigation points along the ship’s route. The article presents the structure of the prototype autopilot of the ship implemented in the CPDev environment and the formulas allowing to determine the settings of the course controller (PID) and track controller (PI) in the cascade control. For each of them, individual design parameters were adopted to define the dynamics of the closed control loop. These rules were applied in the software of the autopilot prototype, created in cooperation with a Dutch company designing control and visualization systems for ships.

14

Jednolite projektowanie regulatorów kursu i ścieżki dla autopilota statku

Stec Andrzej, Świder Zbigniew, Trybus Leszek

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2023

|

R. 27, nr 1

45--50

PL

Przedstawiono jednolity sposób doboru nastaw PID dla regulatora kursu i regulatora śledzenia ścieżki, które występują w kaskadowym układzie autopilota statku. Jednolitość projektowania jest możliwa dzięki temu, że w odniesieniu do każdego regulatora sterowany przez niego obiekt wygląda jak integrator ze stałą czasową. W przypadku regulatora kursu jest to znany model Nomoto. Dzięki eliminacji przez regulator stałej czasowej obiektu, układ zamknięty staje się układem 2-go rzędu. Założono, że układ ten ma mieć podwójną stałą czasową różniącą się w zadanym stosunku od stałej czasowej obiektu. Pokazano, że tak zaprojektowany regulator kursu lepiej tłumi zakłócenia środowiskowe niż regulator z wzorcowymi nastawami.

EN

Uniform approach to selection of PID settings for heading and path tracking controllers that create a cascade control system for ship autopilot is presented. Uniformity of the design follows from observation that for each of the controllers the controlled plant looks like an integrator with time constant. In case of the heading controller, the plant is represented by the known Nomoto model. Due to elimination of the plant time constant by the controller, each of the closed loop systems becomes of 2nd order. One assumes that such system should have a double time constant, different in a prescribed ratio from time constant of the controlled plant. It is shown that the heading controller designed in this way suppresses disturbances better than the controller with standard settings.

15

Reliable energy supply and voltage control for hybrid microgrid by PID controlled with integrating of an EV charging station

Nasri Elmehdi, Jarou Tarik, Benchikh Salma, El Koudia Younes

Diagnostyka

|

2023

|

Vol. 24, No. 4

art. no. 2023409

EN

The integration of an electric vehicle (EV) charging station into the DC-microgrid requires management control of the energy supply and the voltage variation. The hybrid energy sources of the microgrid consist of battery storage, wind energy, and photovoltaic (PV) energy sources. To optimize power generation from renewable energy sources such as wind and PV, the source-side converters (SSCs) are regulated by the leading edge intelligent PID technique. This strategy enhances the quality of power delivered to the DC-microgrid. The microgrid comprises AC/DC loads, battery storage, EV charging stations, backup power from the main grid, and renewable energy supplies comprising wind and solar energy. The proposed control system relies on monitoring the state of charge of the battery and utilizing renewable energy sources to supply loads efficiently. The final results of the simulation obtained from the simulation software MATLAB and Simulink are used to validate the effectiveness of the suggested energy control technique, which performs well in terms of accurate control and maintaining a stable energy supply even under various load and weather conditions.

16

Comparative analysis of different inverters and controllers to investigate performance of electrosurgical generators under variable tissue impedance

Mahdi Ali Jafer, Abood Saber Hussban, Mohammed Ridha Ali, Mohammed Mohammed Jamal

Acta Innovations

|

2023

|

no. 48

61--74

EN

Electrosurgical generators (ESGs) are currently the most widely used surgical technology for clinical operations. The main disadvantage of ESGs is their output power is irregular due to the variable tissue impedance. The heat dissipation caused by the high amount of thermal energy generated leads to medical complications for both patient and surgeon. In this research, various inverter topologies and power controllers are investigated to specify the best structure that ensures best performance. The type of inverter topologies investigated are three level and five level, while the PID structures investigated are integer order (IO-PID) and fractional order (FO-PID). The simulation results indicate that FO-PID with five level inverters is better than IO-PID with three level inverters in terms of minimum heat dissipation rate and THD of the output voltage and current.

17

The identification of open loop recording curve on heat exchanger to determine PID control parameters and eliminate overshot occurrence

Roni Kiagus Ahmad, Taufik Taufik, Martini Sri, Elfidiah Elfidiah, Cekdin Cekmas

Przegląd Elektrotechniczny

|

2022

|

R. 98, nr 7

56--60

EN

The changes in heat exchanger characteristics due to dirt sediment and the effect of corrosion on the conduction pipe can cause difficulty to control the system properly. To anticipate sudden changes in heat exchanger characteristics, this study then tried to identify the open loop recording curve on the heat exchanger in the form of a temperature curve and create a PID controller simulation program. The identification method used in this work was the C.L. Smith method. The simulation test results indicated that some changes in the process variables have occurred following the set point. In this case, the simulation often found some overshoot phenomena which would bring negative impact. In order to avoid the impact, the occurrence of overshoot must be reduced or eliminated.

PL

Zmiany w charakterystyce wymiennika ciepła spowodowane osadzaniem się brudu i wpływem korozji na rurę przewodzącą mogą powodować trudności w prawidłowym sterowaniu systemem. Aby przewidzieć nagłe zmiany w charakterystyce wymiennika ciepła, w ramach tego badania podjęto próbę zidentyfikowania krzywej rejestracji w pętli otwartej na wymienniku ciepła w postaci krzywej temperatury i stworzenia programu symulacyjnego regulatora PID. Metodą identyfikacji wykorzystaną w tej pracy była metoda C.L. Metoda Smitha. Wyniki testów symulacyjnych wykazały, że pewne zmiany w zmiennych procesowych wystąpiły po wartości zadanej. W tym przypadku symulacja często wykazywała pewne przeregulowania, które miałyby negatywny wpływ. Aby uniknąć uderzenia, należy ograniczyć lub wyeliminować występowanie przeregulowania.

18

Genetic PID and Feedforward controllers for DC-DC chopper converter

Obeidat Mohammad A.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2022

|

R. 98, nr 7

30--35

EN

DC voltage choppers such as buck, boost, and buck/boost are widely used in electrical power applications. Since these choppers are connected directly between DC source such as solar photovoltaic PV systems or batteries, a disturbance or dc source fluctuations may occur at the input of chopper circuits. Therefore, the control systems must be designed and developed in order to reduce such an increase or decrease in voltage. In this paper, two control strategies have been studied and analyzed to reduce system disturbance and minimize the error resulted from noise. The first strategy uses both feedback and feedforward controllers, in this strategy the controllers are designed based on linearization system. The second strategy uses genetic algorithm to tune the integrated proportional, integral, and differentiator PID feedback controller parameters directly for the nonlinear system. The results show that, the genetic PID controller has better performance than the Feedforward/Feedback controller. The mathematical model of the chopper-controlled system using both strategies and the simulation results are extracted using Matlab/Simulink 2018.

PL

Przerywacze napięcia stałego, takie jak buck, boost i buck/boost, są szeroko stosowane w zastosowaniach elektroenergetycznych. Ponieważ przerywacze te są połączone bezpośrednio między źródłami prądu stałego, takimi jak fotowoltaiczne systemy fotowoltaiczne lub akumulatory, na wejściu obwodów przerywacza mogą wystąpić zakłócenia lub wahania źródła prądu stałego. Dlatego też układy sterowania muszą być projektowane i rozwijane w celu ograniczenia takiego wzrostu lub spadku napięcia. W niniejszym artykule zbadano i przeanalizowano dwie strategie sterowania w celu zmniejszenia zakłóceń systemu i zminimalizowania błędu wynikającego z hałasu. Pierwsza strategia wykorzystuje zarówno regulatory sprzężenia zwrotnego, jak i sprzężenia do przodu, w tej strategii regulatory są projektowane w oparciu o system linearyzacji. Druga strategia wykorzystuje algorytm genetyczny do dostrojenia parametrów zintegrowanego regulatora proporcjonalnego, całkowego i różniczkowego ze sprzężeniem zwrotnym PID bezpośrednio dla systemu nieliniowego. Wyniki pokazują, że genetyczny regulator PID ma lepszą wydajność niż regulator sprzężenia zwrotnego/zwrotnego. Model matematyczny systemu sterowanego chopperem wykorzystujący obie strategie i wyniki symulacji są wyodrębniane za pomocą Matlab/Simulink 2018.

19

Application of SIMATIC S7-1200 controllers for the water level control system in water reservoirs

Kieczmerski Paweł, Rogowski Krzysztof

Przegląd Elektrotechniczny

|

2022

|

R. 98, nr 10

23--27

EN

The article describes the implementation process of the automatic control system controlling the water level in water reservoirs. The control plant, which is a laboratory model RT-010 by GUNT Hamburg, was described as well as the method of obtaining a parametric mathematical model for simulation purposes. Next, based on the obtained numerical and experimental results, an automatic control system was made consisted of two SIMATIC S7-1200 controllers, the HMI Comfort TP700 panel and SCALANCE X208 communication module. The parametric model was verified in MATLAB/Simulink, while the TIA Portal software was used to test automatic control system.

PL

W artykule opisano proces syntezy układu regulacji automatycznej poziomu wody w zbiorniku wodnym. Obiektem regulacji był model laboratoryjny RT-010 produkcji GUNT Hamburg składający się z dwóch zbiorników wodnych. Analiza obejmowała stworzenie modelu parametrycznego badanego obiektu, syntezę układu automatycznej regulacji w oparciu o dwa sterowniki SIMATIC S7-1200 oraz panel dotykowy HMI Comfort TP700 i moduł komunikacyjny SCALANCE X208. Na podstawie stworzonego modelu obiektu dobrano nastawy regulatora PID oraz zweryfikowano eksperymentalnie poprawność działania układu oraz jakość regulacji.

20

Krok dyskretyzacji i nastawy PID w dyskretnym serwomechanizmie napięciowym

Bożek Andrzej, Trybus Leszek

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2022

|

R. 26, nr 1

5--10

PL

Przedstawiono metodę doboru kroku dyskretyzacji i nastaw dyskretnego regulatora PID dla modelu serwomechanizmu z silnikiem sterowanym napięciowo, opisanym jako integrator ze stałą czasową. Założeniem metody jest lokalizacja potrójnego bieguna układu zamkniętego, aby zapewnić gładkie przebiegi regulacyjne. Daną projektową stanowi czas regulacji. Zbadano, w jakim stopniu filtracja składowej różniczkującej regulatora skraca wymagany krok dyskretyzacji. Rozważono także rozszerzony problem projektowy z zadanym dodatkowo stopniem filtracji.

EN

A method for selection of discretization step and discrete PID controller settings is presented for a model of servo with voltage controlled motor, described by an integrator with time constant. The method assumes a triple pole location of the closed-loop system to provide smooth control transients. Settling time is a design data. Influence of filtering degree in controller derivative component on reduction of discretization step is examined. Extended design problem with the filtering degree being an additional requirement is also considered.