Анализ методов оптимизации параметров ПИД-регуляторов для повышения точности систем промышленной автоматизации
Ключевые слова:
анализ, методы, оптимизация, ПИД-регуляторы, автоматизация.Аннотация
В современных условиях промышленная автоматизация требует высокой точности и надежности управления технологическими процессами. Одной из ключевых задач является настройка параметров пропорционально-интегрально-дифференциальных (ПИД) регуляторов, которые широко применяются в системах автоматического управления. Однако традиционные методы настройки часто не обеспечивают необходимой точности и требуют значительных временных затрат. В статье проводится анализ современных методов оптимизации параметров ПИД-регуляторов, включая математическое моделирование, применение эволюционных алгоритмов и машинного обучения. Рассматриваются алгоритмы перебора (grid search), генетические алгоритмы и методы на основе нейронных сетей. Для сравнительной оценки применены как классические подходы (метод Зиглера-Николса), так и методы, основанные на автоматизированных оптимизационных критериях, таких как интеграл абсолютной ошибки (IAE) и интеграл квадратичной ошибки (ISE). Проведенные эксперименты показали, что использование современных методов оптимизации, основанных на алгоритмах искусственного интеллекта, позволяет существенно повысить точность настройки ПИД-регуляторов по сравнению с традиционными подходами. Например, применение генетических алгоритмов снизило среднюю ошибку регулирования на 15%, а использование методов машинного обучения – до 20%. Также были выявлены ограничения в применении некоторых методов для задач со сложной динамикой процессов. Результаты исследования подчеркивают важность выбора подходящей методологии оптимизации в зависимости от условий и специфики задачи. Несмотря на высокую эффективность современных алгоритмов, их применение требует дополнительных вычислительных ресурсов и временных затрат для обучения моделей. Анализ показал, что интеграция современных методов оптимизации параметров ПИД-регуляторов существенно улучшает точность и надежность систем промышленной автоматизации. Дальнейшие исследования предполагают разработку гибридных методов, сочетающих преимущества различных технологий.
Библиографические ссылки
Джулаева Ж., Вуйцик В., Кашаганова Г., Тогжанова К. Разработка метода оптимального регулирования параметров промышленных регуляторов систем автоматического регулирования // Вестник Казахской академии транспорта и коммуникаций им. М. Тынышпаева. 2022. № 4(123). С. 347-357.
Кудинов Ю.И., Дуванов Е.С., Раимжонов А.И., Ливинцев М.Д., Харитоненко П.П. Настройка параметров ПИ-регулятора двумя методами // Вестник Липецкого государственного технического университета. 2023. № 1(50). С. 13-20.
Манусов В.З., Ларкин Е.Н., Мухаметшин Т.М., Вакарин А.И. Применение ПИД-регуляторов в тепловых пунктах // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2023. № 4. С. 139-143.
Назармаматов Ш.М.У., Абдулрахим К.К. Исследование оптимальных методов настройки параметров для ПИД-регуляторов // Общество. 2023. № 2(29). С. 24-29.
Поляк Б.Т., Хлебников М.В. Новые критерии настройки ПИД-регуляторов // Автоматика и телемеханика. 2022. № 11. С. 62-82.
Прасолов А.С., Андреев С.М., Краснов М.И., Якупов Р.Ш. Исследование качественных показателей переходного процесса модели контура автоматического регулирования с помощью алгоритма полного перебора настроек ПИ-регулятора // Автоматизированные технологии и производства. 2023. № 2(28). С. 23-28.
Руднева Л.Ю., Морозов И.В., Варварин И.Д., Холатов М.М. Обеспечение точности выходных геометрических параметров составных изделий в единичном и мелкосерийном производстве // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2024. № 6. С. 277-282.
Рычков Д.А., Торгашов А.Ю. Оптимизация параметров системы управления блока газофракционирования в условиях неопределенности // Математические методы в технологиях и технике. 2022. № 2. С. 41-44.
Целигоров Н.А., Жуков А.В. К вопросу взаимообратного соответствия параметров цифрового регулятора и коэффициентов его передаточной функции // Инженерный вестник Дона. 2023. № 6(102). С. 677-690.
Чернов Д.С. Автоматическая настройка ПИ регулятора методом Гаусса-Зейделя // Мехатроника, автоматика и робототехника. 2023. № 11. С. 97-100.
