Diversified-intensified current search algorithm and its application to optimal state-feedback controller design for tractor active suspension system

• Autorzy: Leeart Prarot , Romsai Wattanawong , Nawikavatan Auttarat , Puangdownreong Deacha

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2022.08.02

Warianty tytułu

PL

Zróżnicowany, zintensyfikowany algorytm wyszukiwania prądu i jego zastosowanie w optymalnej konstrukcji sterownika ze sprzężeniem zwrotnym dla aktywnego układu zawieszenia ciągnika

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper proposes the novel metaheuristic search algorithm named the diversified-intensified current search (DICuS) and its application to design the optimal state-feedback controller for the tractor active suspension system. The proposed DICuS is based on the intensified current search (ICuS) initiated from the electrical current flowing through the electric networks. The random number drawn from the uniform distribution and the automatically-adjusted search radius mechanism are conducted to improve the search performance and ease of use. The DICuS is tested against ten selected standard multimodal benchmark functions for minimization. Results obtained by the DICuS will be compared with those obtained by the ICuS. As simulation results, the proposed DICuS is much more efficient for function minimization than the ICuS, significantly. Then, the DICuS is applied to design the optimal state-feedback controller for the tractor active suspension system based on the modern optimization. From results, it was found that the DICuS can successfully provide the optimal state-feedback controller for the tractor active suspension system. By comparison, the tractor active suspension system controlled by the state-feedback controller designed by the LFICuS algorithm yields very satisfactory response with smaller oscillation and faster regulating time than that designed by the pole-placement method.

PL

W artykule zaproponowano nowatorski algorytm wyszukiwania metaheurystycznego, nazwany zróżnicowanym, zintensyfikowanym wyszukiwaniem prądowym (DICuS) i jego zastosowanie do zaprojektowania optymalnego sterownika ze sprzężeniem zwrotnym stanu dla aktywnego układu zawieszenia ciągnika. Proponowany DICuS opiera się na zintensyfikowanym przeszukiwaniu prądu (ICuS) inicjowanym na podstawie prądu elektrycznego przepływającego przez sieci elektryczne. Losowa liczba losowana z rozkładu równomiernego i mechanizm automatycznie dopasowywany promienia wyszukiwania są przeprowadzane w celu poprawy wydajności wyszukiwania i łatwości użytkowania. DICuS jest testowany pod kątem dziesięciu wybranych standardowych multimodalnych funkcji wzorcowych w celu minimalizacji. Wyniki uzyskane przez DICuS zostaną porównane z wynikami uzyskanymi przez ICuS. Jak wynika z symulacji, proponowany DICuS jest znacznie skuteczniejszy w minimalizacji funkcji niż ICuS, znacznie. Następnie DICuS jest stosowany do zaprojektowania optymalnego sterownika ze sprzężeniem zwrotnym dla aktywnego układu zawieszenia ciągnika w oparciu o nowoczesną optymalizację. Na podstawie wyników stwierdzono, że DICuS może z powodzeniem zapewnić optymalny sterownik sprzężenia zwrotnego stanu dla aktywnego układu zawieszenia ciągnika. Dla porównania, układ aktywnego zawieszenia ciągnika, sterowany przez sterownik ze sprzężeniem zwrotnym, zaprojektowany przez algorytm LFICuS, daje bardzo zadowalającą odpowiedź przy mniejszych oscylacjach i szybszym czasie regulacji niż projektowany metodą przestawiania biegunów.

Słowa kluczowe

EN

diversified-intensified current search; state feedback controller; tractor active suspension system; modern optimization

PL

wykrywanie prądu; ciągnik z aktywnym układem zwieszenia

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 98, nr 8
• Strony: 8--13
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Leeart Prarot

• Southeast Asia University (SAU), 19/1 Petchkasem Rd, Nonghkaem, Bangkok, 10160, Thailand

autor

Romsai Wattanawong

• National Telecom Public Company Limited: NT, 99 Chaengwatthana Rd. Lak Si, Bangkok, 10210, Thailand

autor

Nawikavatan Auttarat

• Southeast Asia University (SAU), 19/1 Petchkasem Rd, Nonghkaem, Bangkok, 10160, Thailand

autor

Puangdownreong Deacha

• Southeast Asia University (SAU), 19/1 Petchkasem Rd, Nonghkaem, Bangkok, 10160, Thailand

Bibliografia

• [1] Zakian V., Control Systems Design: A New Framework, Springer-Verlag, (2005)
• [2] Yang X.S., Engineering Optimization: An Introduction with Metaheuristic Applications, John Wiley & Sons, (2010)
• [3] Talbi E.G., Metaheuristics form Design to Implementation, John Wiley & Sons, Hoboken, (2009)
• [4] Sukulin A., Puangdownreong D., A Novel Metaheuristic Optimization Algorithm: Current Search, Proceedings of the 11th WSEAS International Conference on Artificial Intelligence, Knowledge Engineering and Data Bases (AIKED ‘12), (2012), 125-130
• [5] Puangdownreong D., Application of Current Search to Optimum PIDA Controller Design, Intelligent Control and Automation, 3(4) (2012), 303-312
• [6] Puangdownreong D., Sukulin A., Current Search and Applications in Analog Filter Design Problems, Journal of Communication and Computer, 9(9) (2012), 1083-1096
• [7] Nawikavatan A., Tunyasrirut S., Puangdownreong D., Application of Intensified Current Search to Optimum PID Controller Design in AVR System, Lecture Notes in Computer Science, (2014), 255-266
• [8] Nawikavatan A., Tunyasrirut S., Puangdownreong D., Optimal PID Controller Design for Three-Phase Induction Motor Speed Control by Intensified Current Search, Proceedings of the 19th International Annual Symposium on Computational Science and Engineering (ANSCSE19), (2015), 104-109
• [9] Thammarat C., Puangdownreong D., Nawikavatan A., Tunyasrirut S., Multiobjective Optimization of PID Controller of Three-Phase Induction Motor Speed Control using Intensified Current Search, Proceedings of the Global Engineering & Applied Science Conference, (2015), 82-90
• [10] Nawikavatan A., Tunyasrirut S., Puangdownreong D., Application of Intensified Current Search to Multiobjective PIDController Optimization, International Journal of Intelligent Systems and Applications, 8(11) (2016), 51-60
• [11] Romsai W., Nawikavatan A., Puangdownreong D., Application of Lévy-Flight Intensified Current Search to Optimal PID Controller Design for Active Suspension System, International Journal of Innovative Computing, Information and Control, 17(2) (2021), 483-497
• [12] Romsai W., Lurang K., Nawikavatan A., Puangdownreong D., Optimal PID Controller Design for Antenna Azimuth Position Control System by Lévy-Flight Intensified Current Search Algorithm, Proceedings of the 18th International Conference on Electrical Engineering/Electronics, Computer, Telecommunications and Information Technology, (2021), 858-861
• [13] Ali M.M., Khompatraporn C., Zabinsky Z.B., A Numerical Evaluation of Several Stochastic Algorithms on Selected Continuous Global Optimization Test Problems, Journal of Global Optimization, 31 (2005), 635-672
• [14] Jamil M., Yang X.S., A Literature Survey of Benchmark Functions for Global Optimization Problems, International Journal of Mathematical Modelling and Numerical Optimisation, 4 (2013), 150-194
• [15] Khluabwannarat P., Puangdownreong D., Parallel Flower Pollination Algorithm and Its Application to Fractional-Order PID Controller Design Optimization for BLDC Motor Speed Control System, Przeglad Elektrotechniczny, R. 96 NR 11/2020, (2020), 78-83
• [16] Baran J., Disturbance Observer Based Control of Active Suspension System with Uncertain Parameters, Przeglad Elektrotechniczny, R. 92 NR 12/2016, (2016), 194-197
• [17] Shamshiri R., Ismail W.I.W., Design and Analysis of Full-State Feedback Controller for a Tractor Active Suspension: Implications for Crop Yield, International Journal of Agriculture and Biology, 15 (2013), 909-914
• [18] Kozłowski M., Tomczuk K., Szczypior J., Methodology of Determining Basic Technical Parameters of Electric-Drive Car, Przeglad Elektrotechniczny, R. 87 NR 10/2011, (2011), 299-304
• [19] Piotrowski R., Szafrański M., Żuk K., Design of Optimal State Feedback Controller with Observer for Multidimensional Electrical System, Przeglad Elektrotechniczny, R. 96 NR 5/2020, (2020), 79-83
• [20] Wongkhead S., Tunyasrirut S., Implementation of a DSPTMS320F28335 Based State Feedback with Optimal Design of PI Controller for a Speed of BLDC Motor by Ant Colony Optimization, Przeglad Elektrotechniczny, R. 97 NR 7/2021, (2021), 7-12
• [21] Kőse E., Abaci K., Aksoy S., Online Control of SVC using ANN Based Pole Placement Approach, Przeglad Elektrotechniczny, R. 88 NR 7a/2012, (2012), 33-37

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).