PID controller tuning using bacterial Quorum Sensing (QS)
| Autor: | Fredy Hernán Martínez Sarmiento, Diego Mauricio Acero Soto |
|---|---|
| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2020 |
| Předmět: |
bio-inspirado
lcsh:T Computer science lazo cerrado PID PID controller Quorum Sensing closed loop lcsh:Technology Quorum sensing tuning bio-inspired closed loop control pid quorum sensing tuning lcsh:TA1-2040 Control theory bio-inspired lcsh:Engineering (General). Civil engineering (General) Closed loop control sintonización |
| Zdroj: | Tecnura, Volume: 24, Issue: 64, Pages: 13-22, Published: JUN 2020 Tecnura, Vol 24, Iss 64, Pp 13-22 (2020) |
| Popis: | Objective: PID controllers are widely used to operate AC motors due to their simplicity and easy implementation. However, adjusting its parameters in search of an optimal scheme can be complex because it requires manual tuning by trial and error. This research aims to implement an optimized tuning scheme through a search based on the idealized behavior of a community of bacteria and its Quorum Sensing (QS). Methodology: A closed-loop system model with PID control considering disturbances is proposed in order to tune a disturbance-resistant controller. The response of the model is calculated using a search that mimics a simplified model of bacterial behavior. The scheme uses ITSE (Integral Time Squared Error) as the performance index. Results: The tuning resulting from the proposed scheme was evaluated by simulation and compared with tunings of the same model made by Root Locus and Genetic Algorithms (GA). The results showed a satisfactory response according the design criteria. Conclusions: Nowadays, PID controllers are still basic industrial control tools, particularly important in motor operation. The performance of these controls depends fundamentally on the design of their gain. In the case of complex plants, additional tools are required to facilitate PID tuning. We propose an intelligent and bio-inspired tuning scheme that demonstrates high performance in laboratory tests. Financing: University Francisco José de Caldas through the project 1-72-578-18. RESUMEN Contexto: Los controladores PID son ampliamente utilizados para operar motores AC debido a su simplicidad y fácil implementación. Sin embargo, la sintonización de sus parámetros en busca de un esquema óptimo puede ser compleja debido a que requiere sintonización manual mediante prueba y error. El objetivo de esta investigación es implementar un esquema de ajuste optimizado mediante una búsqueda basada en el comportamiento idealizado de una comunidad de bacterias y su detección de quórum (Quorum Sensing, QS). Metodología: Se plantea el modelo del sistema en lazo cerrado con control PID considerando las perturbaciones con el objetivo de sintonizar un controlador resistente a ellas. La respuesta del modelo se calcula mediante una búsqueda que ¡mita un modelo simplificado de comportamiento bacterial. El esquema utiliza el ITSE (Integral Time Squared Error) como indice de desempeño. Resultados: La sintonización mediante el esquema propuesto fue evaluada mediante simulación y comparada con sintonizaciones del mismo modelo realizadas mediante Root Locus y Algoritmos Genéticos (GA). Los resultados mostraron una respuesta satisfactoria frente a los criterios de diseño. Conclusiones: Los controladores PID siguen siendo hoy en día herramientas básicas de control industrial, particularmente importantes en el manejo de motores. El desempeño de estos controles depende fundamentalmente del diseño de su ganancia. En el caso de plantas complejas se requiere de herramientas adicionales que faciliten la sintonización del PID. Nosotros proponemos un esquema de sintonización inteligente y bio-inspirado que demuestra un alto desempeño en pruebas de laboratorio. Financiamiento: Universidad Distrital Francisco José de Caldas a través del proyecto 1-72-578-18. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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