Rozmyty samonastrajalny regulator cyfrowy PID w układzie sterowania poziomem wody

• Autorzy: Tomera M.

Warianty tytułu

EN

Digital fuzzy-PID self-tuning controller in a double water tank cascade

• Konferencja: Seminarium ZASTOSOWANIE KOMPUTERÓW W NAUCE I TECHNICE 2013 (XXIII; 2013 ; Gdańsk, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W celu rozwiązania problemu dokładnego sterowania obiektem nieliniowym, zaprojektowany został rozmyty samonastrajalny regulator cyfrowy PID łączący w sobie zalety układu wnioskowania rozmytego i prostotę regulatora PID. Zaprojektowany regulator składa się z regulatora rozmytego i z regulatora PID. W celu poprawy jakości sterowania, w zależności od wartości uchybu i szybkości zmian uchybu układu regulacji oraz reguł sterowania rozmytego, regulator rozmyty może stroić na bieżąco trzy parametry regulatora PID. Wartości początkowe parametrów regulatora cyfrowego PID wyznaczone zostały z wykorzystaniem klasycznej teorii sterowania liniowego metodą lokowania biegunów. Zaprojektowany regulator zastosowany został do sterowania poziomem wody w dolnym zbiorniku w układzie kaskadowym dwóch zbiorników. Badania wstępne układu sterowania przeprowadzone zostały w Simulinku z użyciem modeli symulacyjnych. Badania docelowe wykonane zostały w układzie sterującym obiektem rzeczywistym z poziomu Matlaba/Simulinka z wykorzystaniem przybornika RealTime Windows Target poprzez kartę wejść i wyjść analogowych PCI-1710, produkowaną przez firmę Advantech. Uzyskane wyniki badań pokazują, że zaproponowany układ sterowania ma mniejsze przeregulowania i krótszy czas regulacji, niż układ sterowania wykorzystujący konwencjonalny regulator cyfrowy PID o stałych wartościach parametrów.

EN

In order to solve the problem of accurate control of the nonlinear system, a digital fuzzy-PID self-tuning controller was designed by combining the advantages of fuzzy inference system and the simplicity of the PID controller. Designed controller composes of fuzzy controller and digital PID controller. According to the error and error rate of the control system and fuzzy control rules, the fuzzy controller can tune the three parameters of the PID controller in order to improve the quality of control. The initial values of parameters of the digital PID controller were determined using classical linear control theory with the pole placement method. Designed controller was used to control the water level in the lower tank in a double tank cascade system. Preliminary studies of control system were carried out in Simulink using simulation models. The target research were made in system controlling the real object using Matlab/Simulink and the Real-Time Windows Target Toolbox through I/O PCI-1710 card produced by Advantech. Presented research results show that proposed control scheme has smaller overshoot and shorter settling time than control system which uses classical digital PID controller with constant values of parameters.

Słowa kluczowe

PL

regulator samonastrajalny; regulator PID; sterowanie rozmyte

EN

self-tuning controller; PID controller; fuzzy control

• Wydawca: Wydział Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Rocznik: 2013
• Tom: Nr 36
• Strony: 165--170
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Tomera M.

• Akademia Morska w Gdyni, Wydział Elektryczny, ul. Morska 83, 81-225 Gdynia

Bibliografia

• 1. He S.-Z., Tan S., Xu F.-L.: Fuzzy self-tuning of PID controllers, Fuzzy Sets and Systems, Vol. 56, No 1, 1993, pp. 37–46.
• 2. Chen W., Yuan H.-M., Wang Y.: Design and implementation of digital fuzzy-PID controller based on FPGA, Proceedings of the 4th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications, Beijing 25-27 May 2009, China, pp. 393-397.
• 3. Lin Y., Ye X.: Cascade fuzzy self-tuning PID control for the liquid-level control of double water-tank, Proceedings of International Conference on Electrical Engineering and Automatic Control (ICEEAC 2010), 2010, pp. 448-451, URL <http://www.docin.com/p-190955367.html>
• 4. Tang K.S., Man K.,F., Chen G., Kwong S.: An optimal fuzzy PID controller, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 48, No. 4, 2001, pp. 757-765.
• 5. Yang Y., Bian H.: Design and realization of fuzzy selftuning PID water temperature controller based on PLC, Proceedings of the 4th International Conference on Intelligent Human-Machine Systems and Cybernetics, Nanchang, Jiangxi 26-27 August 2012, China, Vol. 2, pp. 3-6.
• 6. Mamdani E.H.: Applications of fuzzy algorithm of simple dynamic plant, Proceedings IEE, Vol. 121, 1974, pp. 1585-1588.
• 7. Tomera M.: Porównanie jakości pracy trzech algorytmów typu PID: liniowego, rozmytego i neuronowego, Automatyka-Elektryka-Zakłócenia, Nr 6/2011, ss. 59-77. (e-pismo naukowo-techniczne dla praktyków, URL )
• 8. Tomera M., Kaczmarczyk M.: Komputerowy układ sterowania poziomem wody w kaskadzie dwóch zbiorników, Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej, Nr 28, s. 135-138, 2010, ISSN 1425-5766, URL <http://www.ely.pg.gda.pl /zn/?artykul=376>
• 9. Kaczmarczyk M.: Komputerowy układ sterowania poziomem wody w układzie kaskadowym dwóch zbiorników, Praca inżynierska, Akademia Morska, Gdynia, 2009.