کنترل سیستم avr با استفاده از کنترل‌کننده fuzzy-pid با توابع عضویت بهینه شده

سیستم تنظیم خودکار ولتاژ (avr) یکی از سیستم‌های بااهمیت در سیستم‌های قدرت است. در صنعت، بیشتر از کنترل‌کننده تناسبی انتگرالی (pi) برای کنترل سیستم avr استفاده می‌شود؛ با این حال، برای افزایش انعطاف‌پذیری یا بهبود عملکرد کنترل‌کننده pi می‌توان از کنترل‌کننده‌های pid مرتبه کسری یا ترکیب آن با کنترل‌کننده فازی استفاده کرد. در این مقاله، روش جدیدی به‌منظور کنترل سیستم avr ارائه شده است. در این روش، کنترل‌کننده fuzzy-pid با توابع عضویت بهینه‌شده برای انجام این امر به کار گرفته شده است. بدین منظور، در ابتدا توابع عضویت کنترل‌کنندۀ مذکور، ایجاد و سپس توابع عضویت ورودی به همراه بهره‌های این کنترل‌کننده بهینه می‌شوند. برای بهینه‌سازی از الگوریتم رقابت استعماری استفاده می‌شود. بهینه‌سازی‌ها با توابع هدف مختلفی صورت می‌گیرد و به‌منظور مقایسه، شبیه‌سازی‌ها با کنترل‌کننده pid مرتبه کسری (fopid) بهینه‌شده نیز انجام می‌شود. نتایج حاصل از شبیه‌سازی‌ها در همۀ موارد، عملکرد بهتر کنترل‌کنندۀ پیشنهادی را نسبت به کنترل‌کننده fopid بر حسب زمان نشست، فراجهش، مقدار تابع هدف و حداکثر سیگنال کنترلی نشان می‌‌دهند؛ به گونه‌ای که فراجهش حداقل به مقدار 59%، زمان نشست حداقل به اندازه 33%، سیگنال کنترلی حداقل به میزان 65% و مقدار تابع هدف حداقل به میزان 3% بهبود یافته‌اند. همچنین، به‌منظور بررسی میزان مقاوم‌بودن کنترل‌کنندۀ پیشنهادی نسبت به عدم ‌قطعیت‌های موجود در سیستم، شبیه‌سازی‌ها با تغییر پارامترهای سیستم نیز انجام شده‌اند که نتایج حاصل از آن، عملکرد مطلوب کنترل‌کنندۀ پیشنهادی را نشان می‌دهند.

AVR System Controlling Using Fuzzy-PID Controller with Optimized Membership Functions

The Automatic Voltage Regulator (AVR) system is one of the important systems in power grids. Proportional – Integral (PI) controller is usually used in industries to control the AVR system. However, to increase the flexibility or improving the performance of the PI controller, fractional order PID (FOPID) or combined PID and fuzzy controllers can be used. A new method for the control of AVR has been proposed in this paper. For this purpose, a Fuzzy-PID controller with optimized membership functions has been employed. Input membership functions along with gains of Fuzzy-PID controller have been optimized with imperialist competitive algorithm (ICA) to control the AVR system. Optimizations have been done with various fitness functions. To compare, simulations have been carried out by optimized fractional order PID (FOPID) controller, too. Results of simulations have illustrated that the proposed controller has better performance compared to the FOPID controller according to settling time, overshoot, fitness function and the maximum of control signal values in all cases in such a way  that the minimum improvement of overshoot, settling time, the maximum value of control signal, and fitness function value have improved 59%, 33%, 65%, and 3%, respectively. Moreover, to verify the robustness of the proposed controller to system uncertainties, simulations have been carried out by changing the parameters of the system. Results of simulations have shown the perfect performance of the proposed controller.