การออกแบบตัวควบคุม 2DOF-PID อย่างเหมาะสม ด้วยขั้นตอนวิธีการหาค่าเหมาะที่สุดแบบวาฬ
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
ตัวควบคุม PID ถูกนำเสนอครั้งแรกในปี ค.ศ.1922 และได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในภาคอุตสาหกรรมมาร่วม 1 ศตวรรษ ทั้งนี้เนื่องจากตัวควบคุม PID สามารถปรับปรุงผลตอบสนองภาวะชั่วครู่และผลตอบสนองสถานะอยู่ตัว อีกทั้งยังสามารถอนุวัตได้โดยง่าย อย่างไรก็ตาม โดยธรรมชาติแล้วตัวควบคุม PID จะให้สมรรถนะของระบบมีความโดดเด่นเพียงด้านใดด้านหนึ่งตามภาวะแลกกัน เมื่อทำการออกแบบตัวควบคุม PID ให้บรรลุวัตถุประสงค์ด้านการตามรอยสัญญาณอินพุต สมรรถนะในด้านการคุมค่าโหลด ของระบบจะลดลง และในทางกลับกันก็เป็นจริง ปัญหาดังกล่าวสามารถแก้ไขได้โดยอาศัยตัวควบคุม PID แบบสองระดับขั้นความเสรี บทความนี้นำเสนอการออกแบบตัวควบคุม 2DOF-PID อย่างเหมาะสม โดยใช้ขั้นตอนวิธีการหาค่าเหมาะที่สุดแบบวาฬ ซึ่งเป็นเทคนิคการค้นหาค่าเหมาะที่สุดแบบเมตาฮิวริสติกที่ทรงประสิทธิภาพ สำหรับระบบที่มีเวลาประวิงซึ่งมีผลตอบสนองล่าช้า และระบบเซอร์โวซึ่งมีผลตอบสนองรวดเร็ว ผลการออกแบบจะถูกนำไปเปรียบเทียบกับตัวควบคุม 1DOF-PID จากผลการจำลองสถานการณ์ พบว่า ตัวควบคุม 2DOF-PID ที่ออกแบบด้วยขั้นตอนวิธีการหาค่าเหมาะที่สุดแบบวาฬ สามารถควบคุมระบบที่มีเวลาประวิงและระบบเซอร์โวได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยมีค่า IAE ที่ลดลงสูงสุดเท่ากับ 19.22% สำหรับระบบที่มีเวลาประวิง และ 17.14% สำหรับระบบเซอร์โว ส่งผลทำให้ผลตอบสนองแบบตามรอยสัญญาณอินพุตและผลตอบสนองแบบคุมค่าโหลดที่รวดเร็วและราบเรียบกว่าตัวควบคุม 1DOF-PID อย่างน่าพึงพอใจ
Article Details
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
นโยบายการรับบทความ
กองบรรณาธิการวารสารสถาบันเทคโนโลยีไทย-ญี่ปุ่น มีความยินดีรับบทความจากอาจารย์ประจำ และผู้ทรงคุณวุฒิในสาขาวิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยี ที่เขียนเป็นภาษาไทยหรือภาษาอังกฤษ ซึ่งผลงานวิชาการที่ส่งมาขอตีพิมพ์ต้องไม่เคยเผยแพร่ในสิ่งพิมพ์อื่นใดมาก่อน และต้องไม่อยู่ในระหว่างการพิจารณาของวารสารอื่นที่นำส่ง ดังนั้นผู้สนใจที่จะร่วมเผยแพร่ผลงานและความรู้ที่ศึกษามาสามารถนำส่งบทความได้ที่กองบรรณาธิการเพื่อเสนอต่อคณะกรรมการกลั่นกรองบทความพิจารณาจัดพิมพ์ในวารสารต่อไป ทั้งนี้บทความที่สามารถเผยแพร่ได้ประกอบด้วยบทความวิจัย ผู้สนใจสามารถศึกษาและจัดเตรียมบทความจากคำแนะนำสำหรับผู้เขียนบทความ
การละเมิดลิขสิทธิ์ถือเป็นความรับผิดชอบของผู้ส่งบทความโดยตรง บทความที่ได้รับการตีพิมพ์ต้องผ่านการพิจารณากลั่นกรองคุณภาพจากผู้ทรงคุณวุฒิและได้รับความเห็นชอบจากกองบรรณาธิการ
ข้อความที่ปรากฏภายในบทความของแต่ละบทความที่ตีพิมพ์ในวารสารวิชาการเล่มนี้ เป็น ความคิดเห็นส่วนตัวของผู้เขียนแต่ละท่าน ไม่เกี่ยวข้องกับสถาบันเทคโนโลยีไทย-ญี่ปุ่น และคณาจารย์ท่านอื่น ๆ ในสถาบัน แต่อย่างใด ความรับผิดชอบด้านเนื้อหาและการตรวจร่างบทความแต่ละบทความเป็นของผู้เขียนแต่ละท่าน หากมีความผิดพลาดใด ๆ ผู้เขียนแต่ละท่านจะต้องรับผิดชอบบทความของตนเองแต่ผู้เดียว
กองบรรณาธิการขอสงวนสิทธิ์มิให้นำเนื้อหา ทัศนะ หรือข้อคิดเห็นใด ๆ ของบทความในวารสารสถาบันเทคโนโลยีไทย-ญี่ปุ่น ไปเผยแพร่ก่อนได้รับอนุญาตจากผู้นิพนธ์ อย่างเป็นลายลักษณ์อักษร ผลงานที่ได้รับการตีพิมพ์ถือเป็นลิขสิทธิ์ของวารสารสถาบันเทคโนโลยีไทย-ญี่ปุ่น
ผู้ประสงค์จะส่งบทความเพื่อตีพิมพ์ในวารสารวิชาการ สถาบันเทคโนโลยีไทย-ญี่ปุ่น สามารถส่ง Online ที่ https://www.tci-thaijo.org/index.php/TNIJournal/ โปรดสมัครสมาชิก (Register) โดยกรอกรายละเอียดให้ครบถ้วนหากต้องการสอบถามข้อมูลเพิ่มเติมที่
- กองบรรณาธิการ วารสารสถาบันเทคโนโลยีไทย-ญี่ปุ่น
- ฝ่ายวิจัยและนวัตกรรม สถาบันเทคโนโลยีไทย-ญี่ปุ่น
เลขที่ 1771/1 สถาบันเทคโนโลยีไทย-ญี่ปุ่น ซอยพัฒนาการ 37-39 ถนนพัฒนาการ แขวงสวนหลวง เขตสวนหลวง กรุงเทพมหานคร 10250 ติดต่อกับคุณพิมพ์รต พิพัฒนกุล (02) 763-2752 , คุณจุฑามาศ ประสพสันติ์ (02) 763-2600 Ext. 2402 Fax. (02) 763-2754 หรือ E-mail: JEDT@tni.ac.th
เอกสารอ้างอิง
N. Minorsky, “Directional stability of automatically steered bodies,” J. Amer. Soc. Naval Eng., vol. 34, no. 2, pp. 280–309, May 1922.
K. J. Åström and T. Hägglund, PID Controllers: Theory, Design, and Tuning, 2nd ed. North Carolina, NC, USA: Instrument Society of America, 1995.
A. O’Dwyer, Handbook of PI and PID Controller Tuning Rules, London, UK: Imperial College Press, 2003.
M. Araki, “Two-degree-of-freedom control system: part I,” Syst. Control, vol. 29, pp. 649–656, 1985.
M. Araki and H. Taguchi, “Two-degree-of-freedom PID controllers,” Syst. Control Inf., vol. 42, pp. 18–25, 1998.
H. Taguchi and M. Araki, “Two-degree-of-freedom PID controllers: their functions and optimal tuning,” in Proc. IFAC Workshop in Digit. Control 2000: Past, Present and Future of PID Control, Apr. 2000, pp. 91–96.
K. Lurang and D. Puangdownreong, “Two-degree-of-freedom PIDA controllers design optimization for liquid-level system by using modified bat algorithm,” Int. J. Innov. Comput. Inf. Control, vol. 16, no. 2, pp. 715–732, Apr. 2020.
V. Zakian, Control Systems Design: A New Framework, London, UK: Springer-Verlag London, 2005.
S. Mirjalili and A. Lewis, “The whale optimization algorithm,” Adv. Eng. Softw., vol. 95, pp. 51–67, May 2016.
D. Prakash and C. Lakshminarayana, “Optimal siting of capacitors in radial distribution network using whale optimization algorithm,” Alexandria Eng. J., vol. 56, no. 4, pp. 499–509, Dec. 2017.
H. J. Touma, “Study of the economic dispatch problem on IEEE 30-bus system using whale optimization algorithm,” Int. J. Eng., Sci. Technol., vol. 5, no. 1, pp. 11–18, Jun. 2016.
O. Baimakhanov, A. Saukhimov, and O. Ceylan, “Whale optimization algorithm based optimal operation of power distribution systems,” in Proc. 57th Int. Univ. Power Eng. Conf. (UPEC), 2022, pp. 1–6, doi: 10.1109/UPEC55022.2022.9917748.
A. N. Jadhav and N. Gomathi, “WGC: hybridization of exponential grey wolf optimizer with whale optimization for data clustering,” Alexandria Eng. J., vol. 57, no. 3, pp. 1569–1584, Sep. 2018.
U. Dixit, A. Mishra, A. Shukla, and R. Tiwari, “Texture classification using convolutional neural network optimized with whale optimization algorithm,” SN Appl. Sci., vol. 1, no. 655, pp. 1–11, May 2019.
S. Aftab, N. Razak, A. S. M. Rafie, and K. A. Ahmad, “Mimicking the humpback whale: An aerodynamic perspective,” Prog. Aerosp. Sci., vol. 84, pp. 48–69, Jul. 2016.
X. Huang, R. Wang, X. Zhao, and K. Hu, “Aero-engine performance optimization based on whale optimization algorithm,” in Proc. 36th Chinese Control Conf. (CCC), 2017, pp. 11437–11441, doi: 10.23919/ChiCC.2017.8029182.
A. H. Kashan, “An efficient algorithm for constrained global optimization and application to mechanical engineering design: league championship algorithm (LCA),” Comput.-Aided Des., vol. 43, no. 12, pp. 1769–1792, Dec. 2011.
G. Hou, L. Gong, Z. Yang, and J. Zhang, “Multi-objective economic model predictive control for gas turbine system based on quantum simultaneous whale optimization algorithm,” Energy Convers. Manage., vol. 207, Mar. 2020, Art. no. 112498.
A. Kaveh and M. I. Ghazaan, “Enhanced whale optimization algorithm for sizing optimization of skeletal structures,” Mech. Based Des. Struct. Mach., vol. 45, no. 3, pp. 345–362, Sep. 2016.
M. Rohani, G. Shafabakhsh, A. Haddad, and E. Asnaashari, “The workflow planning of construction sites using whale optimization algorithm (WOA),” Turkish Online J. Des. Art Commun., vol. 6, pp. 2938–2950, Nov. 2016.
N. Rana, M. S. A. Latiff, S. M. Abdulhamid, and H. Chiroma, “Whale optimization algorithm: a systematic review of contemporary applications, modifications and developments,” Neural Comput. Appl., vol. 32, pp. 16245–16277, Mar. 2020.
H. N.-S. Mohammad, H. Zamani, Z. A. Varzaneh, and S. Mirjalili, “A systematic review of the whale optimization algorithm: theoretical foundation, improvements, and hybridizations,” Arch. Comput. Methods Eng., vol. 30, pp. 4113–4159, May 2023.
J. G. Ziegler and N. B. Nichols, “Optimum settings for automatic controllers,” Trans. ASME, vol. 64, no. 8, pp. 759–765, Nov. 1942.
J. G. Ziegler and N. B. Nichols, “Process lags in automatic control circuits,” Trans. ASME, vol. 65, no. 5, pp. 433–444, Jul. 1943.
D. Puangdownreong, Y. Prempraneerat, and S. Sujitjorn, “Development of a dc-servo motor control system for testing of the Eitelberg’s method,” (in Thai), in Proc. 18th Elect. Eng. Conf. (EECON–18), pp. 809–814, 1995.
