طراحی کنترل کننده pid مرتبه کسری بهینه برای کنترل سرعت موتور dc با در نظر گرفتن دینامیک درایو و چاپر با رویکرد چند هدفه با الگوریتم بهینه سازی چرخه آب

چون موتورها دارای ساختاری ساده و طول عمر زیاد هستند کنترل دقیق سرعت آنها برای افزایش عملکرد و کاربرد‌های صنعتی بسیار مهم است. در این مقاله به کنترل سرعت موتور dc با در نظر گرفتن دینامیک درایو و چاپر با کنترل کننده pid مرتبه کسری پرداخته می‌شود. یک از نوآوری‌های این مقاله در نظر گرفتن دینامیک چاپر است. در نظر گرفتن دینامیک چاپر از یک سو باعث پیچیده شدن دینامیک سیستم و از سویی دیگر از نقطه نظر عملی باعث کاهش ریپل جریان آرمیچر می‌شود. این مهم باعث بهبود پاسخ گذرا و در نتیجه تنظیم بهتر سرعت می‌شود. علاوه بر این به عنوان یک نوآوری سعی می‌شود تا با استفاده از روش جدید بهینه‌سازی چرخه آب با رویکردی چند هدفه ضرایب کنترل کننده pid مرتبه کسری بگونه‌ای تنظیم شود که عملکرد کنترلی خوبی حاصل شود. مقایسه نتایج با الگوریتم بهینه‌سازی زنبور عسل و پرندگان نشان می‌دهد که کنترل کننده pid مرتبه کسری بهینه شده با الگوریتم بهینه سازی چرخه آب از نقطه نظر زمان صعود، فراجهش و خطای حالت ماندگار عملکرد بهتری دارد.

Design of Optimal FOPID Controller for Speed Control of DC Motor Including Drive and Chopper Dynamic Considering MultiObjective Optimization Using Water Cycle Optimization Algorithm

DC motors have a variety of applications including robotic arms. These DC motors have simple structure and long life. Therefore, the precise speed control for increasing performance and industrial applications is of great importance. This paper is devoted to designing a fractional PID controller in order to speed control of a DC motor by considering the drive and chopper dynamics. Remarkably, the voltage applied to the DC motor armature can be controlled using a chopper. From a control point of view, the dynamics of the chopper could complicate the system dynamics, and from a practical point of view, it could reduce the ripple of the armature current. This improves the transient response and results in better speed regulation. In addition, as a novelty, to adjust the fractional order PID controller coefficients a new optimization approach called watercycle optimization (WCA) algorithm by considering a multiobjective criteria is employed. The results obtained are compared with the artificial bee colony and particle swarm optimization algorithm. The results show that the fractional order PID controller optimized by the WCA algorithm performs better in terms of risetime, overshoot and steady state error.