Real-Time Implementation of Fractional-Order PID Controller for Magnetic Levitation Plant With Time Delay

控制理论(社会学) PID控制器 磁悬浮 控制器(灌溉) 数学 MATLAB语言 计算机科学 数学优化 工程类 控制工程 操作系统 农学 人工智能 生物 机械工程 温度控制 控制(管理) 磁铁
作者
Deep Shekhar Acharya,Sudhanshu Mishra,Subrat Kumar Swain,Subhojit Ghosh
出处
期刊:IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:71: 1-11 被引量:13
标识
DOI:10.1109/tim.2022.3218566
摘要

The design of a Fractional Order PID controller (FOPID), to stabilize a second-order unstable magnetic levitation plant (MLP) with time delay, is proposed in this paper. The proposed two stage approach involves estimating the lower and upper bounds of the controller gains using an extension of the Hermite-Biehler theorem. Further, the optimal gains within the search space, determined in the first stage, are obtained by formulating the controller design task as a constrained optimization problem seeking to minimize the root mean square error ( RMSE ) of reference tracking, in terms of the ball position measured by the IR Sensor. The optimization problem is solved using a recently proposed agent based evolutionary algorithm, namely, Multi-Agent based Symbiotic Organisms Search (MASOS). It has been confirmed that the theorem is effective in determining the stable ranges of the controller gains, while the MASOS algorithm is able to provide the optimal gain values. The obtained results have been verified by simulation in MATLAB® Simulink®. The findings from the simulation results have been further validated by real-time experiments on the hardware setup of MLP. The comparative analysis with 1-Degree of Freedom (DOF) FOPID, fractional-order Integral-Proportional-Derivative (FOIPD), Linear Quadratic Regulator (LQR), Active Disturbance Rejection Controller (ADRC), Radial Basis Function Sliding Mode Controller (RBFSMC) and Stable Inversion approach using both offline numerical simulation and real-time experiment corroborates the superiority of the FO-IPD controller.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
个性思真完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
encorekk完成签到 ,获得积分10
2秒前
2秒前
窦鞅完成签到,获得积分10
2秒前
4秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
5秒前
刻苦的元菱完成签到,获得积分10
6秒前
小宋娘亲完成签到 ,获得积分10
7秒前
苹果哲瀚发布了新的文献求助10
8秒前
冷月完成签到,获得积分10
8秒前
汀汀发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
weiv发布了新的文献求助10
11秒前
orixero应助美丽梦桃采纳,获得10
11秒前
kkk发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
17秒前
18秒前
18秒前
18秒前
科研通AI6应助苹果哲瀚采纳,获得10
19秒前
向前完成签到,获得积分10
20秒前
领导范儿应助weiv采纳,获得10
21秒前
mmmm完成签到,获得积分10
21秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
21秒前
大模型应助kkk采纳,获得10
22秒前
23秒前
aski发布了新的文献求助10
23秒前
美丽梦桃发布了新的文献求助10
24秒前
小王发布了新的文献求助10
24秒前
科研通AI2S应助熊风采纳,获得10
26秒前
27秒前
31秒前
张丽妍发布了新的文献求助20
31秒前
AY完成签到 ,获得积分10
31秒前
32秒前
一个呼呼发布了新的文献求助10
33秒前
luxx发布了新的文献求助20
35秒前
911发布了新的文献求助10
35秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Social Work Ethics Casebook: Cases and Commentary (revised 2nd ed.).. Frederic G. Reamer 1070
Alloy Phase Diagrams 1000
Introduction to Early Childhood Education 1000
2025-2031年中国兽用抗生素行业发展深度调研与未来趋势报告 1000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 871
Synthesis and properties of compounds of the type A (III) B2 (VI) X4 (VI), A (III) B4 (V) X7 (VI), and A3 (III) B4 (V) X9 (VI) 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5421595
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4536472
关于积分的说明 14154046
捐赠科研通 4453116
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2442724
邀请新用户注册赠送积分活动 1434116
关于科研通互助平台的介绍 1411268