Другие журналы

научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211.  ISSN 1994-0408

Параметрическая оптимизация системы управления насосной станцией с помощью генетического алгоритма

# 08, август 2014
DOI: 10.7463/0814.0721172
Файл статьи: SE-BMSTU...o205.pdf (875.40Кб)
авторы: Дунаев М. П., Куцый Н. Н., Лукьянов Н. Д.

УДК 681.515.8

Россия,  Иркутский Государственный технический университет


В настоящее время в практике электроприводов все шире применяется частотное регулирование с его известными преимуществами. К числу таких систем относится, рассмотренная в статье система стабилизации расхода жидкости насосной станцией второго подъема. В качестве функциональных элементов в данной системе рассматриваются: преобразователь частоты, асинхронный двигатель, насосный агрегат, обратный клапан, участок трубопровода между датчиками расхода и ПИД-регулятор. В качестве конкретного примера использован,  ПИД-регулятор с универсальным входом и RS-485 ОВЕН ТРМ101. Вместе с тем часто остается нерешенным вопрос о назначении оптимальных настроек регулятора, чему и посвящена настоящая работа.
В работе представлена математическая модель рассматриваемой системы, построенная на основе аппарата передаточных функций. Указаны конкретные значения параметров передаточных функций насосной станции второго подъема г. Братска.
Для решения задачи параметрической оптимизации регулятора насосной станции авторами применен генетический алгоритм, позволяющий решать данную задачу применяя различные критерии качества. Представлены параметры генетического алгоритма, а также  использованные в работе метод отбора и способ перехода между поколениями. Далее решена задача параметрической оптимизации, как по квадратичному интегральному критерию, так и по критерию, составленному из прямых показателей качества (время регулирования и перерегулирование). Получены оптимальные настройки ПИД-регулятора для обоих рассматриваемых критериев и соответствующие им переходные процессы. Проведен сравнительный анализ полученных результатов. При доказательстве оптимальности полученных настроек для квадратичного критерия показана близость составляющих градиента целевого функционала к нулю. В случае критерия основанного на прямых показателях качества, представлены картины сходимости настраиваемых параметров к одному значению при запуске с различных начальных точек. 
Показано, что применение критерия, основанного на прямых показателях качества, позволяет значительно снизить перерегулирование, при сравнимом времени регулирования.

Список литературы
  1. Saad M.S., Jamaluddin H., Darus I.Z.M. Implementations of PID-controller tuning using differential evolution and genetic algorithm // International Journal of Innovate Computing, Information and Control. 2012. Vol. 8, no. 11. P. 7761-7779. Available at: http://www.ijicic.org/ijicic-11-07073.pdf, accessed 25.02.2014.
  2. Chen Y., Ma Y., Yun W. Application of Improved Genetic Algorithm in PID Controller Parameters Optimization // Telkomnika. 2013. Vol. 11, no. 3. P. 1524-1530. Available at: http://www.iaesjournal.com/online/index.php/TELKOMNIKA/article/viewFile/2301/pdf, accessed 25.02.2014.
  3. Jaen-Cuellar A.Y., Romero-Troncoso R.de J., Morales-Velazquez L., Osornio-Rios R.A. PID-Controller Tuning Optimization with Genetic Algorithms in Servo Systems // International Journal of Advanced Robotic Systems. 2013. Vol. 10. P. 324. DOI:10.5772/56697
  4. Ayman A.A. PID Parameters Optimization Using Genetic Algorithm Technique for Electrohydraulic Servo Control System // Intelligent Control and Automation. 2011. No. 2. P. 69-76. DOI:10.4236/ica.2011.22008
  5. Slavov T., Roeva O. Application of Genetic Algorithm to Tuning a PID Controller for Glucose Concentration Control // Electronic journal: WSEAS Transactions on Systems. 2012. Vol. 11, no. 7. P. 223-233. Available at: http://www.wseas.org/multimedia/journals/systems/2012/55-286.pdf, accessed 17.02.2014.
  6. Труханов К.А., Попов Д.Н.Выбор оптимальных параметров гидропривода вентилятора для системы охлаждения двигателя транспортного средства // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2013. № 7. С. 91-100. DOI: 10.7463/0713.0590873
  7. Сабанин В.Р., Смирнов Н.И, Репин А.И. Модифицированный генетический алгоритм для задач оптимизации в управлении // Exponenta Pro. 2004. № 3-4 (7-8). С. 78-85.
  8. Илющенко В.В. Методы повышения надежности аппаратных средств автоматизированных систем управления насосными станциями: дис. … канд. техн. наук. Иркутск, 2011. 154 с.
  9. Макшанцев В.Г., Статива К.Ю., Ольховский М.А. Исследование и моделирование электропривода насосной станции с частотным регулированием для гидросбива окалины на прокатном стане // Вicник Донбаськоi машинобудiвноi академii. 2007. № 2Е (10). С. 134-141.
  10. Ключев В.И. Теория электропривода: учеб. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 2001. 704 с.
  11. Дудников Е.Г. Автоматическое управление в химической промышленности. М.: Химия, 1987. 367 с.
  12. Денисенко В. ПИД-регуляторы: вопросы реализации. Ч. 1 // Современные технологии автоматизации. 2007. № 4. С. 86-97.
  13. ПИД-регулятор с универсальным входом и интерфейсом RS-485 ОВЕН ТРМ101 // ОВЕН. Оборудование для автоматизации: сайт компании. Режим доступа: http://www.owen.ru/uploads/trm101.pdf (дата обращения 10.02.2014).
  14. Куцый Н.Н., Лукьянов Н.Д. Применение генетического алгоритма для оптимизации автоматических систем с ПИД-регулятором // Вестник ИрГТУ. 2012. № 6. С. 6-11.
  15. Мошнориз Н.Н. Разработка модели системы управления насосной станцией второго подъема // Науковi працi ВНТУ. 2007. № 1. С. 1-5.





Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref ulrichsweb neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА



Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2020 «Наука и образование»
Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена
 Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)