طراحي كنترل كننده PID مرتبه كسري چندهدفه فراابتكاري براي سيستم TRMS

Designing a Metaheuristic Multi-objective Fractional-order PID Controller for TRMS system

بهينه سازي، فرآيندي است كه از ديرباز شايان توجه پژوهشگران علوم مختلف بوده و از روش هاي آن براي افزايش بهره وري و كاهش هزينه ها استفاده شده است. در اين زمينه، رسيدن هم زمان به چند هدف متناقض بسيار اهميت دارد. در مهندسي كنترل، بهينه سازي پارامترهاي كنترل كننده، در حالتي كه رسيدن به چندين هدف كنترلي مختلف مدنظر باشد، چالش بزرگ محسوب مي شود. در اين مقاله، كنترل كننده PID مرتبه كسري براي يك هليكوپتر آموزشي با دو موتورDC با نام TRMS طراحي شده است. طراحي اين كنترل كننده بر مبناي الگوريتم هاي بهينه سازي چندهدفه ابتكاري و در نظر گرفتن مجموعه هاي مختلف توابع هدف است. درنهايت، عملكرد اين الگوريتم ها براي بهينه كردن پارامترهاي كنترل كننده ها بر سيستم TRMS دكوپله شده، براساس جبهه پرتو و معيارهاي ارزيابي عملكرد مختلف ازجمله فاصله و غير يكنواختي جبهه پرتو با يكديگر مقايسه شده است. نتايج ارزيابي نشان از عملكرد مطلوب كنترل كننده PID مرتبه كسري به صورت چندهدفه براي سيستم TRMS دارد.

Optimization is a process that has long been considered by researchers in various fields and its methods have been utilized to increase productivity while reducing costs. Moreover, it is essential to achieve simultaneously several contradictory goals. In control engineering, optimizing controller parameters to attain several different goals could be considered as a significant challenge. In this paper, a fractional-order PID controller is designed for a training helicopter with two DC motors, called Twin-Rotor Multi Input Multi Output System (TRMS). The design of this controller is based on the optimization of different objective functions with metaheuristic multi-objective optimization algorithms. Finally, their Pareto front and different evaluation criteria such as Spacing Metric and Non- uniformity of Pareto Front are employed to compare the performance of these algorithms for optimization of controller parameters on the decoupled TRMS system. The results show the superiority of the proposed multi-objective fractional-order PID controller for the TRMS system.