Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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.

2

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.

3

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.

4

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.

5

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.

6

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.

7

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.

8

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.

9

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.

10

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.

11

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.

12

Research on improved sparrow search algorithm for PID controller parameter optimization

Zhang Mingfeng, Xu Chuntian, Xu Deying, Ma Guoqiang, Han Han, Zong Xu

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2023

|

Vol. 71, nr 6

art. no. e147344

EN

PID controllers are crucial for industrial control because of their simple structure and good robustness. In order to further improve the accuracy of PID controllers, this paper proposes an improved sparrow search algorithm (ISSA) to prevent the problem of the algorithm being prone to falling into the local optimum at the late stage of iteration. Based on the standard sparrow search algorithm, the position update formula and the step size control parameter are optimized to help quickly jump out of the local, and to obtain the optimal solution in the whole domain. Finally, to verify the accuracy and stability of the improved algorithm, nine standard test functions are first simulated. Then, the PID parameter optimization tests are finished with the chilled water and battery charging systems, where the lifting load and applying perturbation are carried out. Both the simulation and test results show that ISSA improves the convergence speed and accuracy, and performs better in terms of stability.

13

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.

14

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.

15

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.

16

Algorytm regulacji odpornej ADRC - dobór nastaw i sposób dyskretnej implementacji

Michalski Jacek, Retinger Marek, Kozierski Piotr, Puchalski Radosław

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2022

|

R. 26, nr 2

5--13

PL

W niniejszej pracy został przedstawiony algorytm regulacji odpornej Active Disturbance Rejection Control obiektem aerodynamicznym o dwóch stopniach swobody. Pokazano pełne wyprowadzenia równań algorytmu regulacji oraz wartości nastaw w zależności od pożądanych właściwości układu, na podstawie dynamiki obiektu oscylacyjnego drugiego rzędu. Dokonano dyskretyzacji równań algorytmu regulacji i zaproponowano jego dyskretną implementację. Testy przeprowadzono na laboratoryjnym zestawie aerodynamicznym firmy Inteco, którego model matematyczny jest silnie nieliniowy, ma dwa stopnie swobody i sprzężenia skrośne. Jakość działania oceniona została na podstawie przebiegów czasowych, a także całkowych wskaźników jakości. Przeprowadzone badania pokazują przewagę zastosowanego algorytmu nad regulacja PID dla badanego systemu. Przedstawiony algorytm regulacji cechuje się także większą przenośnością - nastawy dobierane są tylko w oparciu o rząd obiektu i teoretycznie raz dobrane są właściwe, niezależnie od modelu matematycznego. Zaproponowane równania dyskretne mogą zostać zaimplementowane z użyciem dowolnego języka programowania dla teoretycznie dowolnego obiektu, przy uwzględnieniu rzędu jego dynamiki.

EN

This paper presents the robust Active Disturbance Rejection Control method in an aerodynamical object with two degrees of freedom. Full derivation of control algorithm equations and the settings values depending on the desired properties of the system, based on the dynamics of the second order oscillating object, have been shown. The equations of the control algorithm were discretized and its discrete implementation was proposed. The tests were carried out on the Inteco aerodynamical laboratory kit, whose mathematical model is strongly non-linear, has two degrees of freedom and crosscoupling. The quality of operation was assessed on the basis of time graphs as well as integral quality indices. The conducted research shows the advantage of the applied algorithm over PID control for the tested system. The presented control algorithm is also more portable - the settings are selected only on the basis of the object order and once selected are correct regardless of the mathematical model. The proposed discrete equations can be implemented using any programming language theoretically for any object, taking into account the order of its dynamics.

17

The implementation of a coefficient diagram method based polynomial controller for a non-linear process with a distributed control system in a chlorine scrubber system

Murugan T. Maris, Shankar T.R. Kiruba

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2022

|

T. 38, z. 4

231--255

EN

The seawater desalination process is emerging as a substantial source of fresh water by removing salt and minerals from an infinite supply of seawater effectively. The first stage in a desalination plant is the use of chlorine gas to sterilize the microorganisms in the water. During excess chlorine leakage, an alert is activated, employees are relocated away from the site for a specific period, and dampers will be manually opened. This will cause unsafe working conditions and a waste of time. To overcome this problem, this paper proposes a coefficient diagram method based proportional integral derivative (CDM-PID) control strategy for the tune the control parameter with the distributed control system (DCS) interfaced conical tank. During operation, a 10% NaOH solution is injected into the top of the scrubber column using an ethylene-ter-polymer (ETA) designed distributor to ensure that the solution is evenly distributed across the packing surface. The three control strategies are compared to tune the control parameter with the DCS interfaced conical tank. Instead of the sodium hydroxide tank in the chlorine scrubber system, this work presents the pilot plant of DCS interfaced with two conical tank interacting systems with different liquid level heights. Here, the proposed CDM-PID controller is compared with the standard Ziegler-Nichols (ZN)-ultimate cycling method, and the internal model control (IMC) method. The results demonstrated that the proposed CDM-PID approach is superior to existing approaches in terms of low oscillation, settling period, and high robustness.

PL

Proces odsalania wody morskiej staje się znaczącym źródłem świeżej wody dzięki skutecznemu usuwaniu soli i minerałów z nieskończonych zasobów wody morskiej. Pierwszym etapem w zakładzie odsalania jest użycie chloru gazowego do sterylizacji mikroorganizmów w wodzie. Podczas nadmiernego wycieku chloru zostanie aktywowany alarm, pracownicy zostaną na pewien czas przeniesieni z terenu zakładu, a klapy zostaną ręcznie otwarte. Spowoduje to niebezpieczne warunki pracy i stratę czasu. Aby rozwiązać ten problem, w niniejszym artykule zaproponowano strategię sterowania opartą na metodzie wykresu współczynników proporcjonalno-całkująco-różniczkujących (Coefficient Diagram Method-Proportional Integral Derivative – CDM-PID) w celu dostrojenia parametru sterowania za pomocą zbiornika stożkowego połączonego z rozproszonym systemem sterowania (Distributed Control System – DCS). Podczas pracy do góry płuczki wstrzykuje się 10% roztwór NaOH za pomocą dystrybutora zaprojektowanego z etylenu-ter-polimeru (Ethylene-Ter-Polymer – ETA), aby zapewnić równomierne rozprowadzenie roztworu na powierzchni wypełnienia. Trzy strategie sterowania są porównywane w celu dostrojenia parametru kontrolnego za pomocą zbiornika stożkowego połączonego z DCS. Zamiast zbiornika wodorotlenku sodu w systemie płuczki chloru, w niniejszej pracy przedstawiono Instalację Pilotażową DCS połączoną z dwoma współpracującymi ze sobą stożkowymi układami zbiorników o różnych wysokościach poziomu cieczy. Tutaj, proponowany regulator CDM-PID jest porównywany ze standardową metodą Zieglera-Nicholsa (ZN)-Ultimate Cycling oraz metodą kontroli modelu wewnętrznego (Internal Model Control – IMC). Wyniki pokazały, że proponowane podejście CDM-PID przewyższa istniejące podejścia pod względem niskich oscylacji, okresu osiadania i wysokiej odporności.

18

Elektromechaniczne sprzężenie zwrotne dla niskotonowych głośników dynamicznych z kaskadowym połączeniem dwóch regulatorów PID

Łysek Tomasz

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2022

|

Vol. 63, Nr 10

24--32

PL

Artykuł zawiera projekt nowej metody redukcji zniekształceń nieliniowych w torze sygnałowym. Publikacja prezentuje opis elektronicznego systemu służącego do redukcji zniekształceń nieliniowych w niskotonowych głośnikach dynamicznych, schemat blokowy oraz schemat ideowy zmodyfikowanego systemu elektromechanicznego sprzężenia zwrotnego a także wyniki pomiarów zniekształceń nieliniowych. Projekt ten stanowi nowe podejście do projektowania tego typu układów. Układ wykorzystuje kaskadowe połączenie dwóch regulatorów PID. Układ podrzędny realizuje sprzężenie prądowe natomiast układ nadrzędny realizuje sprzężenie przyspieszeniowe. Prezentowany układ elektroniczny pozwala na znaczącą redukcję zniekształceń nieliniowych w zakresie najniższych częstotliwości pasma akustycznego. Wyniki pomiarów potwierdzają prawidłowe działanie metody redukcji zniekształceń zaproponowanej w tej publikacji.

EN

This article includes the development of a new method of reducing nonlinear distortion in the signal path. The paper presents the description of the electronic system used to reduce the nonlinear distortion in low-frequency dynamic loudspeakers, the block diagram and the schematic diagram of the modified motional feedback system and the measurement results of non-linear distortion. This project is a new approach to the design of this type of circuit. The system uses a cascade connection of two PID-controllers. The slave controller implements the current feedback, while the master controller implements the acceleration feedback. The presented electronic circuit allows for a significant reduction of nonlinear distortion at the lowest frequencies of the acoustic band. The measurement results confirmed the correctness of the nonlinear distortion reduction method proposed in this publication.

19

Comparable analysis of PID controller settings in order to ensure reliable operation of active foil bearings

Witanowski Łukasz, Breńkacz Łukasz, Szewczuk-Krypa Natalia, Dorosińska-Komor Marta, Puchalski Bartosz

Eksploatacja i Niezawodność

|

2022

|

Vol. 24, no. 2

377--385

EN

In comparison to the traditional solutions, active bearings offer great operating flexibility, ensure better operating conditions over a wider range of rotational speeds and are safe to use. In order to ensure optimum bearing performance a bearing control system is used that adapts different geometries during device operation. The selection of optimal controller parameters requires the use of modern optimization methods that make it possible to quickly achieve the assumed parameters. This article presents the method that has been employed to select the parameters of a proportional integral derivative (PID) controller, in which both stochastic algorithms and hybrid methods have been compared. The results show that all of the used algorithms were able to reach the global optimum but only the hybrid algorithm was repeatable in all runs within a low value of the standard deviation. The best solution will be proposed in the future to control an active foil bearing. Analysing of this paper would help to prevent failures of active foil bearing used in the designed rotating machine.

20

Tuning PID and PI-PI servo controllers by multiple pole placement

Bożek Andrzej, Trybus Leszek

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2022

|

Vol. 70, nr 1

art. no. e139957

EN

Tuning rules for PID and PI-PI servo controllers are developed using a pole placement approach with a multiple pole, i.e. a triple one in the case of PID and a quadruple for PI-PI. The controllers involve complex roots in the numerators of the transfer functions. This is not possible in the classical P-PI structure which admits real roots only. The settling time of the servos determined by the multiple time constant is the only design parameter. Nomograms to read out discrete controller settings in terms of the time constant and control cycle are given. As compared to the classical structures, the upper limit on the control cycle is now twice longer in the case of PID, and four times in the case of PI-PI. This implies that the settling times can be shortened by the same ratios. Responses of a PLC-controlled servo confirm the validity of the design.