Hiệu chỉnh tối ưu bộ điều khiển PID bậc phân số sử dụng phương pháp Nelder-Mead: Nghiên cứu điển hình về điều khiển động cơ DC chổi than

Bộ điều khiển tỷ lệ-tích phân-đạo hàm (PID) cổ điển từ lâu đã được sử dụng trong các hệ thống điều khiển nhờ tính đơn giản và dễ triển khai. Tuy nhiên, bộ điều khiển PID bậc phân số (FOPID), một phần mở rộng của PID truyền thống, mang lại những lợi thế đáng kể, đặc biệt đối với các hệ thống phức tạp hoặc phi tuyến tính, đòi hỏi độ chính xác, độ bền và độ ổn định cao hơn. Bằng cách đưa vào bậc phân số của tích phân và vi phân, bộ điều khiển FOPID mang lại tính linh hoạt cao hơn và mức độ tự do hơn trong thiết kế điều khiển. Tính linh hoạt này cho phép đạt hiệu suất vượt trội khi có sự bất định của hệ thống, nhiễu loạn bên ngoài và các biến động động.

Ảnh minh họa

Bài báo này trình bày một phương pháp toàn diện để triển khai điều khiển FOPID trong các hệ thống đơn đầu vào đơn đầu ra (SISO). Cả bộ điều khiển PID cổ điển và FOPID đều được tinh chỉnh bằng phương pháp tối ưu hóa Nelder-Mead không đạo hàm để nâng cao hiệu suất hệ thống. Mô phỏng thời gian thực của động cơ DC chổi than được thực hiện bằng MATLAB Simulink, FOMCON Toolbox và Arduino Nano. Kết quả chứng minh hiệu suất vượt trội của bộ điều khiển FOPID so với bộ điều khiển PID cổ điển, khẳng định tính hiệu quả của nó trong các ứng dụng điều khiển thực tế.

Xem chi tiết bài báo tại đây