Metaheuristic algorithms can work well in solving or optimizing problems, especially those that require approximation or do not have a good analytical solution. Particle swarm optimization (PSO) is one of these algorithms. The response quality of these algorithms depends on the objective function and its regulated parameters. The nonlinear nature of the pressurized light-water nuclear reactor (PWR) dynamics is a significant target for PSO. The two-point kinetics model of this type of reactor is used because of fission products properties. The proportional-integral-derivative (PID) controller is intended to control the power level of the PWR at a short-time transient. The absolute error (IAE), integral of square error (ISE), integral of time-absolute error (ITAE), and integral of time-square error (ITSE) objective functions have been used as performance indexes to tune the PID gains with PSO. The optimization results with each of them are evaluated with the number of function evaluations (NFE). All performance indexes achieve good results with differences in the rate of over/under-shoot or convergence rate of the cost function, in the desired time domain.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.46
no.3
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pp.8-14
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2009
In this paper, it is proposed that the design of the PID controller with the internal model control structure for improved performance. Internal model was identification that is second-order plus dead time structure using final-value theorem and genetic algorithm The parameters of Controller are determined to minimize IAE(Integral of the Absolute value of the Error) and ITAE(Integral of the Time multiplied by the Absolute value of the Error) of performance index by internal model and numerical method. Simulation examples are given to show the better performance of the proposed method than conventional methods.
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.23
no.4
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pp.123-133
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2023
Active queue management (AQM) is a leading congestion control system, which can keep smaller queuing delay, less packet loss with better network utilization and throughput by intentionally dropping the packets at the intermediate hubs in TCP/IP (transmission control protocol/Internet protocol) networks. To accelerate the responsiveness of AQM framework, proportional-integral-differential (PID) controllers are utilized. In spite of its simplicity, it can effectively take care of a range of complex problems; however it is a lot complicated to track down optimal PID parameters with conventional procedures. A few new strategies have been grown as of late to adjust the PID controller parameters. Therefore, in this paper, we have developed a Squirrel search based PID controller to dynamically find its controller gain parameters for AQM. The controller gain parameters are decided based on minimizing the integrated-absolute error (IAE) in order to ensure less packet loss, high link utilization and a stable queue length in favor of TCP networks.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.54
no.12
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pp.689-697
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2005
In this paper, an application of a decentralized $H_{\infty}$ controller(DHC) to multiple controlled-permanent magnet(CMAG) magnetic levitation(Maglev) systems is presented. The designed DHC using two Riccati equations iteratively has simpler structure and needs less computational loads than conventional centralized $H_{\infty}$ controller. A target plant is a hybrid-type CMAG system with permanent magnet and coil, and its mathematical model is firstly derived to design the DHC. To implement the designed algorithm, a real Maglev vehicle system including digital controller, chopper, sensor, etc., is manufactured. To compare the performances of the DHC method with an observer-based state feedback control(OSFC), the input tracking and disturbance rejection characteristics are experimentally tested. As performance indices(PI), integral of squared error(ISE), integral of absolute error(IAE), integral of time multiplied by absolute error(ITAE) and integral of time multiplied by squared error(ITSE) are used. From the experimental results, it can be seen that the input tracking and disturbance rejection performances of the DHC are better than those of the conventional controller.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.4
no.4
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pp.438-447
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2006
Fuzzy controller's design depends mainly on the rule base and membership functions over the controller's input and output ranges. This paper presents two different approaches to deal with these design issues. A simple and efficient approach; namely, Fuzzy Subtractive Clustering is used to identify the rule base needed to realize Fuzzy PI and PD type controllers. This technique provides a mechanism to obtain the reduced rule set covering the whole input/output space as well as membership functions for each input variable. But it is found that some membership functions projected from different clusters have high degree of similarity. The number of membership functions of each input variable is then reduced using a similarity measure. In this paper, the fuzzy subtractive clustering approach is shown to reduce 49 rules to 8 rules and number of membership functions to 4 and 6 for input variables (error and change in error) maintaining almost the same level of performance. Simulation on a wide range of linear and nonlinear processes is carried out and results are compared with fuzzy PI and PD type controllers without clustering in terms of several performance measures such as peak overshoot, settling time, rise time, integral absolute error (IAE) and integral-of-time multiplied absolute error (ITAE) and in each case the proposed schemes shows an identical performance.
Impact performance of high-performance concrete (HPC) and SFRC at 28-day and 56-day under the action of repeated dynamic loading was studied. Silica fume replacement at 10% and 15% by mass and crimped steel fiber ($V_f$ = 0.5%- 1.5%) with aspect ratios of 80 and 53 were used in the concrete mixes. Results indicated that addition of fibers in HPC can effectively restrain the initiation and propagation of cracks under stress, and enhance the impact strengths and toughness of HPC. Variation of fiber aspect ratio has minor effect on improvement in impact strength. Based on the experimental data, failure resistance prediction models were developed with correlation coefficient (R) = 0.96 and the estimated absolute variation is 1.82% and on validation, the integral absolute error (IAE) determined is 10.49%. On analyzing the data collected, linear relationship for the prediction of failure resistance with R= 0.99 was obtained. IAE value of 10.26% for the model indicates better the reliability of model. Multiple linear regression model was developed to predict the ultimate failure resistance with multiple R= 0.96 and absolute variation obtained is 4.9%.
주기적으로 제어 성능을 평가하고, 평가 결과에 따라서 제어시스템의 제어기 상수를 최적화하거나 제어 밸브와 같은 제어기기의 문제점들을 사전에 개선하고자하는 노력이 있어왔다. 제어성능 평가방법은 제어목표 값에 대한 추종성을 평가하는 Set Point Analysis 방법을 주로 사용한다. 평가 지표는 Integral Absolute Error(IAE)와 같은 Error Integral 값과 Minimum Variance 방법이 실용적으로 사용된다. 본 논문에서는 평가 대상시스템으로 원자력발전소의 수위 제어시스템중 하나를 선정하고 Control Performance Assessment를 수행하였다. 이를 기반으로 대상 시스템의 제어모델링을 바탕으로 한 Minimum Integral Error를 만족하는 제어기 상수를 구하였으며 새로운 상수를 제어기에 설정한 후 다시 성능을 평가하였다. 평가 결과, 제어시스템의 제어 성능 평가 지표를 사용한 제어 루프의 평가와 예방 조치가 실제적으로 발전소의 안정적 운전에 유용하다는 것을 입증하였다.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.19
no.10
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pp.867-872
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2013
Many practical processes in industry have nonlinearities of some forms. One commonly encountered form is actuator saturation which can cause a detrimental effect known as integrator windup. Therefore, a strategy of attenuating the effects of integrator windup is required to guarantee the stability and performance of the overall control system. In this paper, optimal tuning of a PID (Proportional-Integral-Derivative) controller with an anti-windup scheme is presented to enhance the tracking performance of the PID control system in the presence of the actuator saturation. First, we investigate effective anti-windup schemes. Then, the parameters of both the PID controller and the anti-windup scheme are optimally tuned by an EA (Evolutionary Algorithm) such as the IAE (Integral of Absolute Error) is minimized. A set of simulation works on two high-order processes demonstrates the benefit of the proposed method.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.16
no.1
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pp.77-82
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2010
An analytical method for robust design of the multi-loop proportional-integral (PI) controller is proposed for various types of multi-delay processes. On the basis of the direct synthesis and generalized IMC-PID approach, the analytical tuning rules of the multi-loop PI controller are firstly derived for achieving the desired closed-loop response, and the structured singular value synthesis is then utilized for the tradeoffs between the robust stability and performance by adjusting only one design parameter (i.e., the closed-loop time constant). To verify the superiority of the proposed method, the simulation studies have been conducted on a wide variety of multivariable processes. The multi-loop PI controller designed by the proposed method shows a fast, well-balanced and robust response with the minimum integral absolute error (IAE) in compared with other renowned methods.
발전소의 제어 시스템은 제어 기간이 길어짐에 따라 제어 기기의 운전 특성이 변화하므로 최초 설계 및 운전때의 성능과는 다른 제어 특성을 나타낸다. 따라서 주기적으로 제어 성능을 평가하고 평가 결과에 따라서 제어 기기의 성능 개선 작업과 제어 시스템의 제어기 상수 최적화 등의 작업을 통하여 제어 성능을 최적으로 유지하여 제어 목적을 달성하도록 하여야한다. 제어성능 평가기법은 제어 목표 값에 대한 추종성을 평가하는 Set Print Analysis 방법을 주로 사용한다. 평가 지표는 Integral Absolute Error(IAE)와 같은 Error Integral 값과 Minimum Variance방법이 실용적으로 사용된다. 본 논문에서는 Non-Minimum Phase 특성으로 인하여 초기 운전 모드에서 정상 운전 모듈로의 원활한 전환이 어려운 수위 제어 시스템에서 제어 전환을 위한 최적 제어기 상수를 구하기 위하여 CPA 방법을 적용하였다. 일반적으로 제어성 평가는 설정치 변화에 대한 추종성을 평가하지만 본 논문에서는 제어 전환 시의 제어성 평가를 통하여 최적의 제어 전환 상수를 구하고자 하였다. 적용 결과, CPA기법은 설정시 추종성뿐만 아니라 제어 과도에서의 제어 전환 변수의 주종성에 적용하여 제어 전환을 최적화하는데도 유용함을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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