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

Optimal tuning of digital pid controllers for commercial bldc motors using the nelder–mead method

Nguyen Son T., Pham Tu M., Hoang Anh, Cao Trung T.

Power Electronics and Drives

|

2025

|

Vol. 10 (45)

210--226

EN

Brushless DC (BLDC) motors are widely used in various applications due to their high efficiency and reliability. Many sensorless BLDC motor drivers, developed using zero-crossing detection of back electromotive force (EMF), eliminate the need for position sensors such as Hall sensors. The speed of a BLDC motor can be conveniently controlled using the trapezoidal control method, in which pulse-width modulation (PWM) is applied to the input DC voltage of the converter to regulate motor speed. Although Proportional-integral-derivative controller (PID) controllers are commonly used, accurately tuning their parameters remains difficult and challenging. Therefore, this study explores the use of the Nelder–Mead optimisation method for tuning digital PID controllers in commercial outer-rotor BLDC motors. Simulation and experimental results demonstrate that the Nelder–Mead method is highly effective for PID tuning in commercial BLDC motor drives, resulting in significant reductions in settling time and system overshoot.

3

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.

4

Design of FOPID controllers by using 3D plots

Koksal Mehmet Emir

Archives of Control Sciences

|

2025

|

Vol. 35, No. 2

375--424

EN

A three-dimensional (3D) graphical method is developed to tune the gain parameters of the fractional-order proportional-integral-derivative (FOPID) controller knowing fractional orders. The controlled plant itself is also fractional order (FO) and it may have a time delay. For special cases, the method is applicable for integer-order PID controller design for integer and fractional-order systems with or without time delay. Some graphical design tools are used beneficially in literature using 2D plots. Although the use of some minor 3D plots has appeared, they are based on shifting 2D plots to the third dimension, which makes the approach semi- or quasi-3D. This paper presents the mathematical formulations of five design specifications in accordance with the 3D drawing with programming implementations by MATLAB. For designing controllers by using the introduced 3D graphical method, system design specifications such as phase margin (PM), gain margin (GM), phase flatness (PF), low-frequency output disturbance rejection (LFODR) and high-frequency noise rejection (HFNR) are considered, and their important characteristics are shown. The requirements are mapped in the 3D Euclid space (Kp, Ki, Kd) ∈ R3 by 3D surfaces and/or lines so that the proportional, integral, derivative control coefficients Kp, Ki, Kd, can be chosen to meet the given specifications in an optimum way and to allow trade-off or compromise.

5

Assessment of the operation of the pump control system using the PID controller

Betliński Łukasz, Mohamed-Seghir Mostefa

Scientific Journal of Gdynia Maritime University

|

2024

|

nr 129

22--32

EN

The purpose of this project was to design and construct an experimental setup enabling pump operation to be controlled and ensuring the smooth regulation of its efficiency. The closed liquid circuit is equipped with a throttling valve to slow down the flow. In addition, flow meters were used in the installation to enable the flow to be measured. Ultimately, after choking the flow, the pump could be controlled in such a way that maintained the set flow value. The PID controller fulfilling this function can be configured by changing its settings. In this way, an expiermintal setup can demonstrate the influence of individual elements of the regulator on the efficiency of regulation. This work is a continuation of further research related to the project number: 006/RID/2018/19 financed under the program Ministry of Science and Higher Education.

6

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.

7

The axisymmetric MRE actuator in PIR control system

Czopek Paweł, Bernat Jakub

Przegląd Elektrotechniczny

|

2024

|

R. 100, nr 5

13--18

EN

This paper presents the results of a control system with a magnetorheological elastomers actuator. The device is configured axisymmetrical and it includes a permanent magnet. The idea of this work is to research the behaviour of intelligent material in the control system. The plant is controlled in a closed loop, where the feedback signal is the position of the membrane. We use proportional–integral-resonant controller and compare this algorithm with classical control algorithm- proportional–integral–derivative controller. This paper analyses the considered system by simulations and experiments. We present performance indexes of analyzed control algorithms in trajectory following a task.

PL

Ta publikacja prezentuje wyniki systemu sterowania siłownika wykonanego z elastometru magnetoreologicznego. Urządzenie jest skonstruowane w sposób symetryczny i zawiera magnes trwały. Celem pracy jest zbadanie zachowania inteligentnego materiału w systemie sterowania. Obiekt jest sterowany w zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego, w którym sygnałem zwrotnym jest pozycja membrany. Wykorzystany jest sterownik proporcjonalno-całkująco-rezonansowy i jest porównywany z sterownikiem klasycznym- proporcjonalno-całkująco-różniczkującym. W tej pracy analizowany jest system w symulacji i w eksperymentach. Wyniki porównawcze przedstawione są w postaci wskaźników całkowych dla zadania śledzenia trajektorii.

8

PID control of a lower limb rehabilitation exoskeleton

Touati Nahla, Saidi Imen, Mbarek Houssem Ben Hadj

Przegląd Elektrotechniczny

|

2024

|

R. 100, nr 6

290--293

EN

In this paper, our objective is to design a robust control system for an exoskeleton (orthosis) intended for rehabilitation assistance, which could potentially extend to addressing mobility issues. It is important to note that, within the scope of our work, rehabilitation assistance is specifically focused on the lower limbs (legs), as the knee is a crucial joint in the human body and, consequently, requires both significant stability and mobility. The primary goal is to develop a control system for the exoskeleton at the knee level. To achieve this, several factors must be taken into account the disturbances and the nature of human muscle movements: Human movement is facilitated by muscle contractions and relaxations.

PL

W tym artykule naszym celem jest zaprojektowanie solidnego systemu sterowania egzoszkieletem (ortezą) przeznaczonym do celów rehabilitacyjnych, który mógłby potencjalnie rozszerzyć się na rozwiązywanie problemów z poruszaniem się. Warto zaznaczyć, że w zakresie naszej pracy pomoc rehabilitacyjna koncentruje się w szczególności na kończynach dolnych (nóżkach), gdyż kolano jest kluczowym stawem w organizmie człowieka i co za tym idzie wymaga dużej stabilności i mobilności. Podstawowym celem jest opracowanie systemu kontroli egzoszkieletu na poziomie kolan. Aby to osiągnąć, należy wziąć pod uwagę kilka czynników, zaburzenia i naturę ruchów mięśni człowieka: Ruch człowieka jest ułatwiony przez skurcze i rozluźnienia mięśni.

9

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.

10

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.

11

Modeling and development of predictive controller for positioning control of electro-hydraulic actuator (EHA) system

Sulaiman Siti Fatimah, Ngateni Nurul Aini, Osman Khairuddin, Samsudin Sharatul Izah, Sulaiman Noor Asyikin, Sunar Noorhazirah

Przegląd Elektrotechniczny

|

2024

|

R. 100, nr 2

177--181

EN

An Electro-Hydraulic Actuator (EHA) is a hydraulic system that is commonly used in applications that require high power concentrations, efficient energy dissipation, or exceptionally high forces. The crucial part of this system is to control the position of its cylinder stroke at the desired position. Failure to properly control the position will cause the cylinder stroke position to be inaccurate. This study is proposed for this reason. The scope of this study consists of modeling and controlling the EHA positioning system. In this study, the system identification technique is used to model the EHA system, while predictive controller specifically Predictive Functional Controller (PFC) is proposed as a new strategy to control the position of the EHA system. Both modeling and controlling processes in this study fully utilise MATLAB software. To evaluate the effectiveness of the proposed PFC, the positioning performance of the PFC was compared with the basic controller (Proportional-Integral-Derivative (PID)) in terms of transient response performance. Comparison between the proposed PFC and the classical PID controller based on MATLAB Simulink showed that PFC can be used to control the EHA positioning system, however, the speed response of the system can be improved through certain modifications in the PFC algorithm.

XX

Siłownik elektrohydrauliczny (EHA) to układ hydrauliczny, który jest powszechnie stosowany w aplikacjach wymagających dużej koncentracji mocy, wydajnego rozpraszania energii lub wyjątkowo dużych sił. Kluczową częścią tego systemu jest sterowanie położeniem skoku cylindra w żądanej pozycji. Brak właściwej kontroli pozycji spowoduje, że pozycja skoku cylindra będzie niedokładna. To badanie jest proponowane z tego powodu. Zakres tego badania obejmuje modelowanie i sterowanie systemem pozycjonowania EHA. W tym badaniu do modelowania systemu EHA wykorzystano technikę identyfikacji systemu, podczas gdy sterownik predyktywny, w szczególności Predictive Functional Controller (PFC), został zaproponowany jako nowa strategia kontrolowania pozycji systemu EHA. Zarówno procesy modelowania, jak i sterowania w tym badaniu w pełni wykorzystują oprogramowanie MATLAB. Aby ocenić skuteczność proponowanego PFC, wydajność pozycjonowania PFC została porównana z podstawowym regulatorem (proporcjonalno-całkująco-różniczkującym (PID)) pod względem wydajności odpowiedzi na stany przejściowe. Porównanie proponowanego PFC z klasycznym regulatorem PID opartym na MATLAB Simulink wykazało, że PFC może być wykorzystany do sterowania systemem pozycjonowania EHA, jednak odpowiedź prędkościowa układu może zostać poprawiona poprzez pewne modyfikacje algorytmu PFC.

12

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.

13

Constrained Series PI, PID and PIDA Controller Design Inspired by Ziegler–Nichols

Huba Mikuláš, Bisták Pavol, Briežnik Ján, Vrancic Damir

Power Electronics and Drives

|

2024

|

Vol. 9 (44)

331--346

EN

The present paper complements the results of several recent papers on higher-order (HO) controllers with automatic-reset. A modification of the two-step tuning of the constrained second-order derivative controllers based on integrator-plus-dead-time (IPDT) models is proposed. In the first step, the linear controller is designed using the multiple real dominant poles (MRDPs) method to avoid the slowdown of the closed-loop dynamics due to the presence of slow poles. In the second step, the smallest time constant of the numerator of the MRDP-optimal controller transfer function is selected as the automatic-reset time constant. The derived control method was tested on a thermal system for the filament disc dryer to demonstrate the deployment, tuning, use and impact of controllers with increasing derivative degree in practical applications. It is shown that the use of HO controllers is similar to the traditional hyper-reset controllers (i.e. series proportional-integral-derivative [PID] controllers) from the user’s point of view. However, the advantages are faster transient responses while maintaining sufficiently smooth input and output shapes of the process with a minimum number of monotonic intervals. The overall design can be seen as a generalisation and discretisation of the Ziegler and Nichols graphical tuning method. One of the main new features is the consideration of a constrained control signal, as is typical for a pulse width modulated (PWM) actuator. Such actuators are often used in speed-controlled electric drives and in power electronics, among other applications.

14

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.

15

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.

16

Theoretical Possibilities of Controlling the Cooling Rate in the Heat Treatment of Cast Iron with Water Mist

Stręk Piotr

Journal of Casting & Materials Engineering

|

2024

|

Vol. 8, no. 4

68--73

EN

The goal of the cooling procedure after austenitizing in the austempering heat treatment process applied to ausferritic ductile iron (ADI) castings is to rapidly reduce the temperature throughout the casting volume to the temperature range of the process window in which the proper metal matrix structure is formed. The lower limit of this range must be higher than the temperature at which the martensitic transformation starts. The upper limit is selected to eliminate the possibility of diffusion decomposition of austenite while holding castings at austempering temperature. Most often in heat treatment practice, salt baths are used for this purpose. Such a solution makes it possible to realize in one device both the procedure of cooling down to a given temperature and the procedure of isothermal heat treatment at this temperature. Unfortunately, the presence of molten salt in the process equipment has a very unfavorable impact on working conditions and ecology. The purpose of this research is to analyze the possibility of replacing the salt bath cooling procedure in the manufacturing process of ADI castings with a water mist spray cooling procedure on the surfaces of the heat-treated casting. If such cooling is effective, subsequent procedures of heat treatment operations can be carried out with traditional furnace equipment without the use of molten salt, which will clearly improve the environmental performance of the enterprise. The article, using analytical and numerical methods, analyzes the possibility of cooling objects made of cast iron with the help of a high-efficiency heat receiver such as water mist spraying. The limiting conditions for carrying out the process for the assumed cooling curve were considered. It was proposed to use a PID controller realizing the function of controlling the intensity of water mist spray, which corresponds to the intensity of the heat flux received from the heat-treated casting. The theoretical analysis carried out allows us to conclude that water mist cooling according to the assumed cooling curve is practically feasible.

17

Discussion on different controllers used for the navigation of mobile robot

Raj Ravi, Kos Andrzej

International Journal of Electronics and Telecommunications

|

2024

|

Vol. 70, No. 1

229--239

EN

Robots that can comprehend and navigate their surroundings independently on their own are considered intelligent mobile robots (MR). Using a sophisticated set of controllers, artificial intelligence (AI), deep learning (DL), machine learning (ML), sensors, and computation for navigation, MR's can understand and navigate around their environments without even being connected to a cabled source of power. Mobility and intelligence are fundamental drivers of autonomous robots that are intended for their planned operations. They are becoming popular in a variety of fields, including business, industry, healthcare, education, government, agriculture, military operations, and even domestic settings, to optimize everyday activities. We describe different controllers, including proportional integral derivative (PID) controllers, model predictive controllers (MPCs), fuzzy logic controllers (FLCs), and reinforcement learning controllers used in robotics science. The main objective of this article is to demonstrate a comprehensive idea and basic working principle of controllers utilized by mobile robots (MR) for navigation. This work thoroughly investigates several available books and literature to provide a better understanding of the navigation strategies taken by MR. Future research trends and possible challenges to optimizing the MR navigation system are also discussed.

18

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.

19

Design of parallel 2-DOF PID controller by Bee algorithm for interconnected thermal power systems

Thaokeaw Ekkawit, Prathepha Krittanon, Obma Jagraphon, Sa-ngiamvibool Worawat

Przegląd Elektrotechniczny

|

2023

|

R. 99, nr 2

104--108

EN

The article presents the design and analysis of the control of two connected thermal power generator systems by the parallel 2-degree freedom of proportional-integral-derivative (2-DOF-PID) and modified by the bee algorithm (BA). In general, power and control systems are generally characterized as non-linear, so the automatic gain controllers (AGCs) will need to be optimized for parameters, particularly the 2-DOF-PID controllers that use a large number of parameters. The bee algorithms and differential evolution (DE) have been presented to improve parameterization and compare the performance of such an algorithm while using a dynamic electric load size change approach. As a result of testing, when the bee algorithm is used to improve the parameters of the generator system, the system will be more robust to changes and have higher performance.

PL

W artykule przedstawiono projekt i analizę sterowania dwoma połączonymi układami generatorów energii cieplnej poprzez równoległą dwustopniową swobodę proporcjonalno-całkująco-różniczkową (2-DOF-PID) i zmodyfikowaną przez algorytm pszczół (BA). Ogólnie rzecz biorąc, systemy zasilania i sterowania są generalnie charakteryzowane jako nieliniowe, więc automatyczne regulatory wzmocnienia (AGC) będą musiały zostać zoptymalizowane pod kątem parametrów, w szczególności regulatory 2-DOF-PID, które wykorzystują dużą liczbę parametrów. Algorytmy pszczół i ewolucja różnicowa (DE) zostały zaprezentowane w celu poprawy parametryzacji i porównania wydajności takiego algorytmu przy użyciu podejścia do dynamicznej zmiany wielkości ładunku elektrycznego. W wyniku testów, gdy algorytm pszczeli zostanie wykorzystany do poprawy parametrów systemu generatora, system będzie bardziej odporny na zmiany i będzie miał wyższą wydajność.

20

A tuning of PID power controller using particle swarm optimization for an electro-surgical unit

Mohammed Mohammed Jamal, Abed Jameel Kadhim, Mahdi Ali Jafer, Hussein Basheer M.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2023

|

R. 99, nr 10

23--29

EN

Electro surgical unit is a popular modern device. It has been used in operating rooms for cutting, fulguration and coagulation of human tissues. ESU generates high frequency alternating current to prevent the stimulation of nerves and muscles. The objective of this article was to improve the performance of an ESU by controlling its output power under the variation of tissue impedance using proportional integral derivative controller based on particle swarm optimization to achieve minimum overshoots and fast dynamic response. The controller was simulated in MATLAB/SIMULINK to demonstrate the superiority of the suggested method. A comparative analysis was presented with ESU utilizing manual tuning process. The results showed that the proposed controller offered best performance utilizing manual tuning method. Moreover, both of the tuning methods presented better results from open-loop controller as a result of which charring of tissues could be eliminated and clinical operations could be made more efficient.

PL

Aparat elektrochirurgiczny to popularne nowoczesne urządzenie. Stosowano go na salach operacyjnych do cięcia, nakłuwania i koagulacji tkanek ludzkich. ESU generuje prąd zmienny o wysokiej częstotliwości, aby zapobiec stymulacji nerwów i mięśni. Celem tego artykułu była poprawa wydajności ESU poprzez sterowanie jego mocą wyjściową przy zmianie impedancji tkanki przy użyciu proporcjonalnego całkowego regulatora pochodnego opartego na optymalizacji roju cząstek w celu uzyskania minimalnych przeregulowań i szybkiej odpowiedzi dynamicznej. W celu wykazania wyższości zaproponowanej metody przeprowadzono symulację sterownika w programie MATLAB/SIMULINK. Przedstawiono analizę porównawczą z ESU z wykorzystaniem procesu strojenia ręcznego. Wyniki pokazały, że proponowany regulator oferował najlepszą wydajność przy zastosowaniu metody strojenia ręcznego. Co więcej, obie metody strojenia dały lepsze wyniki w przypadku sterowania z otwartą pętlą, w wyniku czego można było wyeliminować zwęglanie tkanek i zwiększyć efektywność operacji klinicznych.