Kapalı çevrim PID kontrolör tasarımında birim basamak cevabı çoklu ölçüt performans haritalaması

Year 2014, Volume: 18 Issue: 3, 157 - 165, 01.12.2014

Furkan Deniz Cemal Keleş Barış Alagöz Nusret Tan

Abstract

Bu çalışmada, (kp, ki, kd) hiperküpünden örneklenen PID kontrolörleri için kapalı çevrim birim basamak cevabı çoklu ölçüt ortalama performans haritalaması sunulmuştur. Kontrol sistemlerinin birim basamak cevaplarının analizi için; karesel hata, maksimum aşım, yükselme ve yerleşme zamanları ölçütlerinin ağırlıklı ortalaması ile ifade edilen çoklu ölçüte dayalı bir performans değerlendirmesi kullanılmıştır. Böylece, (kp, ki, kd) PID tasarım hiperküpü örneklemesi ile elde edilen performans haritaları değerlendirilerek, bu hiperküp içinde en iyi PID tasarımı elde edilmiştir. Performans haritalamasının, bir PID tasarım hiperküpü için çoklu ölçüte dayalı performans durumlarını ortaya koyabildiği ve bu haritalarının kontrol sisteminin performans analizi ve tasarımı için önemli bilgiler sağlayabildiği görülmüştür.

Keywords

PID kontrolör, birim basamak cevabı, performans haritası

Multi-criteria performance mapping of unit step response in closed loop PID controller design

Abstract

In this study, a multi-criteria average performance mapping of closed-loop unit step response for PID controllers sampled from (kp, ki, kd) hypercube is presented. A multi-criteria performance evaluation method based on the weighted average of mean squared error, maximum overshoot, rise and settling time criteria is used for the analysis of unit step responses of control systems. Thus, the best PID controller is designed by evaluating the performance maps obtanined from sampled (kp, ki, kd) design hypercube. It is observed that the performance mapping demonstrates the performance status of PID controllors for a PID design hypercube, and it can provide useful information for performance analyses and the design of control systems.

Keywords

PID controller, unit step response, performance mapping

References

• X.-M. Liang, S.-C. Li ve A. Hassan, «A novel PID controller tuning method based on optimization tecnique,» Journal of Central South University of Technology, cilt 17, no. 5, pp. 1036-1042.
• K. Aström ve T. Högglund, «PID Controllers: Theory, Design and Tuning,» %1 içinde Instrument Society of America, New York, 1995.
• H. Zhang, Y. Cai ve Y. Chen, «Parameter Optimization of PID Controllers Based on Genetic Algorithm,» %1 içinde Interational Conference on E-Health Networking, Digital Ecosystems and Technologies, Shenzhen, China, 2010.
• Y. Zhi ve W. Jingling, «Auto-tuning of PID parameters based on switch step response,» %1 içinde IEEE International Conference on Intelligent Processing Systems, Beijing, China, 1997.
• B. Ayaz, PID kontrolörlerinin optimal parametrelerinin belirlenmesi amacıyla bir bulanık mantık karar mekanizması tasarımı, İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011.
• Z. Gaing, «A Particle Swarm Optimization Approach For Optimum Design of PID Controller in AVR system,» IEEE Trans. on Energy Conversion, cilt 19, no. 2, pp. 384-391, 2004.
• M. Rani, H. Selamat, H. Zamzuni ve Z. Ibrahim, «Multi-Objective Optimization For PID Controller Tunning Using The Global Ranking Genetic Algorithm,» International Journal of Innovative Computing, Information and Control, cilt 8, pp. 269-284, 2012.
• M. Tokuda ve T. Zamamoto, «Self-Tuning PID Controller Based on Control Performance Evalutions,» International Journal of Innovative Computing, Information and Control, cilt 6, pp. 3751-3762, 2010.
• K. Ogata, Modern control engineering,, Prentice Hall PTR, 2002.
• A. Visioli, Practical PID control, London, 2006.