Zastosowanie algorytmu Grey Wolf Optimizer w optymalizacji nastaw regulatora stanu układu trójmasowego

• Autorzy: Żychlewicz M.

Warianty tytułu

EN

Application of the Grey Wolf Optimizer in the optimization of state space controller for three-mass drive

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono układ regulacji prędkości napędu złożonego napędu elektrycznego, uwzględniającego podwójne połączenie sprężyste. W nadrzędnej pętli sterowania zaimplementowano regulator stanu. Głównym elementem pracy jest optymalizacja parametrów zewnętrznej części układu za pomocą algorytmu metaheurystycznego GWO (Grey Wolf Optimizer). Zaprojektowana w ten sposób struktura sterowania została porównana z klasycznym rozwiązaniem projektowym, w którym zastosowano metodę rozłożenia biegunów równania charakterystycznego do wyznaczania nastaw regulatora. Uzyskano wysoką precyzję odtwarzania sygnału zadanego. Przeprowadzona została również analiza działania struktury sterowania w obecności zmian parametrów układu trójmasowego. Przedstawione rozważania teoretyczne zostały potwierdzone w testach obliczeniowych.

EN

This article presents control structure of complex drive that contains two elastic couplings. In the outer control loop the state space controller was implemented. The main point of described work is optimization of parameters used in this part of the drive using metaheuristic algorithm called GWO (Grey Wolf Optimizer). The control structure, designed using mentioned optimization method, was compared to classic solution, known from control theory. High precision of reference speed tracking was achieved. An analysis of the system in the presence of mechanical parameters changes was also prepared. Theoretical considerations were confirmed in numerical tests.

Słowa kluczowe

PL

GWO; regulator stanu; układ trójmasowy; napęd elektryczny

EN

Grey Wolf Optimizer; state space controller; three-mass system; electrical drive

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Interdisciplinary Journal of Engineering Sciences
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 6, no. 1
• Strony: 12--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Żychlewicz M.

• Politechnika Wrocławska, Katedra Maszyn Napędów i Pomiarów Elektrycznych, ul. Smoluchowskiego 19, 50-372 Wrocław

Bibliografia

• [1] Astrom K. J., Murray R. M., Feedback Systems. An Introduction for Scientists and Engineers, (2012), Princeton University Press
• [2] Song Y., Huang X., Wen C., Robust Adaptive FaultTolerant PID Control of MIMO Nonlinear Systems With Unknown Control Direction, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 64 (2017), No. 6, 4876- 4884
• [3] Agrawal S., Shrivastava V., Particle Swarm Optimization of BLDC Motor With Fuzzy Logic Controller for Speed Improvement, International Conference on Computing, Communication and Networking Technologies, (2017), 1-5
• [4] Cheng L., Liu W., Yang C., Huang T., Hou Z.-G., Tan M., A Neural-Network-Based Controller for Piezoelectric-Actuated Stick–Slip Devices, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 65 (2018), No. 3, 2598-2607
• [5] Kakosimos P., Abu-Rub H., Predictive Speed Control With Short Prediction Horizon for Permanent Magnet Synchronous Motor Drives, IEEE Transactions on Power Electronics, 33 (2018), No. 3, 2740-2750
• [6] Yu Y., Yang Z., Han C., Liu H., Fuzzy Adaptive Backstepping Sliding Mode Controller for High-precision Deflection Control of Magnetically Suspended Momentum Wheel, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 65 (2017), No. 99, 3530-3538
• [7] Choil J.-S., Ko J.-S., Park K.-T., Park B.-S., Chung D.-H., High Performance Control of Induction Motor using GA, International Conference on Control, Automation and Systems, (2007), 1613-1616
• [8] Chen G. Y., Perng J.-W., PI Speed Controller Design based on GA with Time Delay for BLDC Motor using DSP, IEEE International Conference on, Mechatronics and Automation (ICMA), (2017), 1174-1179
• [9] Jha B., Panda M. K., Pandey P. K., Pant L., PSObased Online Vector Controlled Induction Motor Drives, International Conference on Electrical, Electronics, and Optimization Techniques (ICEEOT), (2016), 2234-2239
• [10] Tsampouris E. M., Kakosimos P. E., Kladas A. G., Coupled Computation of Electric Motor Design and Control Parameters Based on Ant Colonies Speed Trajectory Optimization, IEEE Transactions on Magnetics, 49 (2003), No. 5, 2177-2180
• [11] Yang X.-S., A New Metaheuristic Bat-Inspired Algorithm, in: Nature Inspired Cooperative Strategies for Optimization (NISCO 2010) (Eds. J. R. Gonzalez et al.), Studies in Computational Intelligence, 284 (2010), 65-74
• [12] Premkumar K., Manikandan B. V., Speed Control of Brushless DC Motor Using Bat Algorithm Optimized Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System, Applied Soft Computing, 32 (2015), 403-419
• [13] Kamiński M., Zastosowanie Algorytmu BAT w Optymalizacji Obliczeń Adaptacyjnego Regulatora Stanu Układu Dwumasowego, Przegląd Elektrotechniczny, 93 (2017), 300-304
• [14] Premkumar K., Manikandan B. V., Bat Algorithm Optimized Fuzzy PD Based Speed Controller for Brushless Direct Current Motor, Engineering Science and Technology, an International Journal, 19 (2016), 818-840
• [15]Chen G.-Y., Perng J.-W., Ma L.-S, DSP Based BLDC Motor Controller Design with Auto Tuning PSO-PID Algorithm, IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII), (2015), 766-770
• [16] Wai R.-J., Lee J.-D., Chuang K.-L., Real-Time PID Control Strategy for Maglev Transportation System via Particle Swarm Optimization, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 58 (2011), No. 2, 629-646
• [17] Calvini M., Carpita M., Formentini A., Marchesoni M., PSO-Based Self-Commissioning of Electrical Motor Drives, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 62 (2015), No. 2, 768 - 776
• [18] Mirjalili S., Mirjalili S. M., Lewis A., Grey Wolf Optimizer, Advances in Engineering Software, 69 (2014), 46-61
• [19] Villwock S., Pacas M., Application of the WelchMethod for the Identification of Two- and ThreeMass-Systems, IEEE Transaction on Industrial Electronics, 55 (2008), No. 1, 457-466
• [20] Wróbel K., Control of the tree-mass system using state controller, Scientific Papers of The Institute of Electrical Machines, Drives and Measurements of the Wrocław University of Science and Technology Series: Studies and Research, 69 (2013), No. 33, 367- 375.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).