The stewart platform manipulator proposed by stewart is the parallel manipulator which is composed of several independent actuators connecting the upper plate with the base plate and capable of executing a six degree of freedom motion. The manipulator has a structure of a closed loop form, and provides better load-to-weight ratio and ratio and rigidity than a serial manipulator with an open loop form. Moreover, the manipulator has high positional accuracy because position errors of actuators are not additive. Because of these advantages, this manipulator is widely used in many engineering applications such as a driving simulator, a tool of machining center, a force/torque sensor and so on. When this Stewart platform manipulator is controlled in joint space, it is difficult to design a controller using an analytic method due to nonhnearity and unknown parameters of actuators. Therefore, a PID controller is often used because of easiness in applications. To find the PID control gain, a trial-and-error method is generally used. This method is time-consuming, and does not guarantee a optimal gain. Thus, this paper proposes a GA-PID controller which selects an optimal PID control gain using genetic algorithms. And this proposed controller is evaluated experimentally and shows acceptable performance.
Since the nonlinearity and uncertainties which inherently exist in vehicle system need to be considered in active suspension control law design, this paper proposes a new control strategy for active vehicle suspension systems by using a combined control scheme, i.e., respectively using a genetic algorithm (GA) based self-tuning PID controller and a fuzzy logic controller in two loops. In the control scheme, the PID controller is used to minimize vehicle body vertical acceleration, the fuzzy logic controller is to minimize pitch acceleration and meanwhile to attenuate vehicle body vertical acceleration further by tuning weighting factors. In order to improve the adaptability to the changes of plant parameters, based on the defined objectives, a genetic algorithm is introduced to tune the parameters of PID controller, the scaling factors, the gain values and the membership functions of fuzzy logic controller on-line. Taking a four degree-of-freedom nonlinear vehicle model as example, the proposed control scheme is applied and the simulations are carried out in different road disturbance input conditions. Simulation results show that the present control scheme is very effective in reducing peak values of vehicle body accelerations, especially within the most sensitive frequency range of human response, and in attenuating the excessive dynamic tire load to enhance road holding performance. The stability and adaptability are also showed even when the system is subject to severe road conditions, such as a pothole, an obstacle or a step input. Compared with conventional passive suspensions and the active vehicle suspension systems by using, e.g., linear fuzzy logic control, the combined PID and fuzzy control without parameters self-tuning, the new proposed control system with GA-based self-learning ability can improve vehicle ride comfort performance significantly and offer better system robustness.
본 논문에서는 대표적인 비선형 동특성을 가지는 실제 헬리콥터의 회전 및 자세 운동을 근사화한 모형 헬리콥터의 시스템을 소개하고 이 시스템의 정지 자세 제어를 위하여 WAVENET 제어기와 PID 제어기를 설계하였으며, WAVENET의 신경망 연결 가중치(weight) 및 웨이브렛의 신축 및 이동변수와 PID 제어기의 최적 이득 계수를 GA를 사용하여 조정되도록 하였다. 그리고 과도 응답 특성이 우수한 WAVENET 제어기와 정상 상태 특성이 우수한 GA-PID 제어기를 Hybrid 형태로 구성한 Hybrid GA-PID WAVENET 제어기를 비선형 시스템인 모형 헬리콥터 시스템에 적용하여 제안한 제어기 설계 알고리즘의 유효성과 우수성을 입증하고자 한다.
In this paper, we design a GA-fuzzy precompensated PID controller for the load frequency control of two-area interconnected power system. Here, a fuzzy precompensated PID controller is designed as a fuzzy logic-based precompensation approach for PID controller. This scheme is easily implemented simply by adding a fuzzy precompensator to an existing PID controller. And we optimize the fuzzy precompensator with a genetic algorithm for complements the demerit such as the difficulty of the component selection of fuzzy controller, namely, scaling factor membership function and control rules.
Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
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제2권3호
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pp.361-366
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2013
This paper presents the effect on application of the flywheel energy storage system (FESS) for load frequency control (LFC) of an interconnected 2 area power system. To do this, the control characteristics with the FESS were compared with that of the conventional governor controller. The controller for the FESS control and the governor control used a PID type controller. Both the FESS PID controller and the governor PID controller using genetic algorithm (GA) were designed to optimize the PID parameters. The frequency and generation output characteristics with the only FESS controller and with the only conventional governor controller were compared. To verify robust performance of the FESS controller, the computer simulations were performed under various disturbances. The simulation results showed that the FESS controller provided better dynamic responses in comparison with the conventional governor controller.
CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor) which plays a key role in the chemical plants exhibits highly nonlinear behavior as well as time-varying behavior during operation. The control of CSTRs in the whole operating range has been a challenging problem to control engineers. So, a variety of feedback control forms and their tuning methods have been implemented to guarantee the satisfactory performance. This paper presents a scheme of designing a nonlinear PID controller incorporating with a GA (Genetic Algorithm) for the temperature control of a CSTR. The gains of the NPID controller are composed of easily implementable nonlinear functions based on the error and/or the error rate and its parameters are tuned using a GA by minimizing the ITAE (Integral of Absolute Error). Simulation works for reference tracking and disturbance rejecting performances and robustness to parameter changes show the feasibility of the proposed method.
By increasing trades between countries, importance of harbors is becoming serious, including our country. When it comes to Container Crane Operation, the most important matter is how many containers are loaded in a truck or a ship by given time. This can be a crucial matter of harbors in taking care of materials. The present harbors' crane uses a wire-rope conveyance materials are transported in the air and have high free-angle of location. The sway can cause the delay of time, wrong position of Trolley and the damage of materials. In this study, we obtain the optimal PID parameters with GA(Genetic Algorithm) and apply those parameters to the PID Controller. In the result of the experimentation, we can see how effectively the PID controller, applied with the optimal parameters obtained by GA, can control the sway angle.
A hybrid fuzzy controller by means of the genetic algorithms is presented. The control input for the system in the HFC is a convex combination of the FLC's output in transient state and PlD's output in steady state by a fuzzy variable. The HFC combined a PID controller with a fuzzy controller concurrently produces the better output performance than any other controller. A auto-tuning algorithms is presented to automatically improve the performance of hybrid fuzzy controller using genetic algorithms. The algorithms estimates automatical Iy the optimal values of scaling factors, PID parameters and membership function parameters of fuzzy control rules. Especially, in order to auto-tune scaling factors and PID parameters of HFC using GA three kinds of estimation modes are effectively utilized. The HFCs are applied to the second process with time-delay. Computer simulations are conducted at step input and the performances of systems are evaluated and also discussed in ITAE(Integral of the Time multiplied by the Absolute value of Error ) and other ways.
본 논문에서는 유전 알고리즘을 사용하여 PID의 각 계수를 자동적으로 조정함으로써 DC 서보모터의 속도제어에 적용하였다. DC 서보모터는 산업현장 및 로봇분야에 널리 적용되고 있으며 적절한 제어성능을 얻기 위하여 많은 시행착오에 의한 다양한 제어방법이 사용되고 있다. 그러나 산업현장, 플랜트의 변화 및 외란에 강인한 제어알고리즘을 선택하기가 매우 어려우며 많은 시행착오를 통하여 원하는 계수값을 얻어 낼 수 있다. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하고 DC 서보모터의 제어성능을 향상시키기 위하여 유전 알고리즘을 적용함으로써 우수한 응답특성을 얻을 수 있었다.
A classical PID controller is designed by applying the GA (Genetic Algorithm) which searches the optimal parameters through three major operators of reproduction, crossover and mutation under the given constraints. The GA could minimize the designer's interference and the whole design process could easily be automated. In contrast with other traditional PID design methods which allows for the system output responses only, the design with the GA can take account of the magnitude or the rate of change of control input together with the output responses, which reflects the more realistic situations. Compared with other PIDs designed by the traditional methods such as Ziegler and analytic, the PID by the GA shows the superior response characteristics to those of others with the least control input energy.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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