ENVIRONMENT AND TECHNOLOGIES

Analysis of methods for optimizing the parameters of PID controllers to improve the accuracy of industrial automation systems

Authors

  • Yunda Zhang National Research Tomsk Polytechnic University
  • Shenshen Li National Research Tomsk Polytechnic University

How to cite

GOST Zhang Y., Li S. Analysis of methods for optimizing the parameters of PID controllers to improve the accuracy of industrial automation systems // Environmental Management Issues. 2024. Vol. 3. No. 9. P. 38-47. DOI: 10.25726/m8868-0635-8330-t
APA Zhang, Y. & Li, S. (2024). Analysis of methods for optimizing the parameters of PID controllers to improve the accuracy of industrial automation systems. Environmental Management Issues, 3(9), 38-47. https://doi.org/10.25726/m8868-0635-8330-t

Abstract

In modern conditions, industrial automation requires high precision and reliability of process control. One of the key tasks is to adjust the parameters of proportional-integral-differential (PID) regulators, which are widely used in automatic control systems. However, traditional tuning methods often do not provide the necessary accuracy and require considerable time. The article analyzes modern methods for optimizing the parameters of PID controllers, including mathematical modeling, the use of evolutionary algorithms and machine learning. Grid search algorithms, genetic algorithms, and neural network-based methods are considered. Both classical approaches (the Ziegler-Nichols method) and methods based on automated optimization criteria, such as the absolute error integral (IAE) and the quadratic error integral (ISE), are used for comparative evaluation. The experiments have shown that the use of modern optimization methods based on artificial intelligence algorithms can significantly improve the accuracy of PID control settings compared to traditional approaches. For example, the use of genetic algorithms reduced the average adjustment error by 15%, and the use of machine learning methods by up to 20%. Limitations have also been identified in the application of some methods for tasks with complex process dynamics. The results of the study emphasize the importance of choosing the appropriate optimization methodology, depending on the conditions and specifics of the task. Despite the high efficiency of modern algorithms, their application requires additional computing resources and time to train models. The analysis showed that the integration of modern methods for optimizing the parameters of PID controllers significantly improves the accuracy and reliability of industrial automation systems. Further research involves the development of hybrid methods that combine the advantages of various technologies.

Keywords

analysis methods optimization PID controls automation.

References

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.

Published

2024-09-15

Issue

Section

ENVIRONMENT AND TECHNOLOGIES
Want to publish with us?
Submit an article

Machine-readable metadata

Similar Articles

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> 

You may also start an advanced similarity search for this article.