طراحی کنترل‌کنندة بهینه مقاوم برای سیستم تنظیم‌کنندة خودکار ولتاژ با استفاده از الگوریتم کلونی مورچگان پیوسته

تامین توان موردنیاز مصرف‌کننده‌های الکتریکی با دامنة ولتاژ معین، وظیفة اصلی سیستم قدرت است. یکی از موثرترین رهیافت‌های موجود برای کنترل ولتاژ در سیستم‌های قدرت، کنترل ولتاژ سیم‌پیچ تحریک ژنراتورها است. این امر با استفاده از سیستمی به نام تنظیم‌کنندة خودکار ولتاژ میسر می‌شود. برای عملکرد مطلوب این سیستم در تمام گسترة بارها، لزوم استفاده از کنترل‌کنندة مقاوم احساس می‌شود. رویکرد کنترلی اتخاذشده در این مقاله، بهره‌گیری از کنترل‌کنندة تناسبی انتگرالی مشتقی است. باوجود سادگی ساختاری این کنترل‌کننده، نحوة تنظیم پارامترهای آن برای به دست آوردن سیستم حلقه‌بستة مقاوم امر آسانی نیست. در حالت کلی، رابطة مستقیمی بین شاخص‌های کارایی و ضرایب کنترل‌کننده وجود ندارد. برای حل این چالش در مقالة حاضر، فرایند طراحی کنترل‌کننده به یک مسئلة بهینه‌سازی تبدیل می‌شود و تابع هزینة جدیدی پیشنهاد می‌شود. تابع هزینة پیشنهادی، دربرگیرندة معیارهای شاخص‌های کارایی حوزة زمان و فرکانس است تا بیشینه‌کردن حدود بهره و فاز قوام سیستم در برابر نامعینی‌ها تضمین شود و با کاهش فراجهش و زمان صعود و نشست از معیارهای کارایی مطلوبی در حوزة زمان برخوردار باشد. برای حل این مسئلة بهینه‌سازی چندهدفه از الگوریتم مورچگان پیوسته استفاده شده است. با استفاده از روش مونت‌کارلو کارایی کنترل‌کنندة پیشنهادی در شرایط مختلف ارزیابی شده است.

Designing an Optimal Robust Controller for an Automatic Voltage Regulatorvia Ant Colony Optimization for Continuous Domain

Providing constancy of the nominal voltage level is a major concern in the planning of electric power systems. One of the effective methods to achieve a nominal voltage level is controlling the exciter voltage of the generator. This is done by using AVR. To ensure a better performance of the AVR system under whole operating conditions, the employing of a robust control strategy is essential. In this paper, the PID controller is adopted as a control strategy. Despite its simple structure, the setting of the PID controller parameters is difficult to obtain the robust closedloop system. In general, there is no straightforward relation between the performance indexes and the controller parameters. To overcome this problem, the control design problem is transformed into an optimization one, and a new performance criterion function is introduced. This new function includes both timedomain and frequencydomain specifications. The Gain and phase margined are maximized in this function to ensure the robustness of the system despite uncertainties; meanwhile, the rise time and overshoot of the step response are minimized to achieve the best performance in the time domain. Ant colony optimization for the continuous domain is used for solving this multiobjective optimization problem. Detailed comparative simulations are carried out via the MonteCarlo method to illustrate the effectiveness of the proposed control strategy.