PID Controller Tuning For An Inverted Pendulum Through Meta-Heuristic Algorithms: Firefly And Simulated Annealin

• Autores: Beltrán, Luis Gabriel, Ñaupari Huátuco, Zócimo
• Formato: artículo
• Fecha de Publicación: 2020
• Institución: Universidad Nacional de Ingeniería
• Repositorio: Revista UNI - Tecnia
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:oai:revistas.uni.edu.pe:article/623
• Enlace del recurso: http://www.revistas.uni.edu.pe/index.php/tecnia/article/view/623
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: algoritmo; luciérnaga; meta-heurísticos; recocido simulado; índice ITSE; controlador PID; péndulo invertido; modelamiento; función de transferencia

In industrial plants a large percentage of the controllers is based on the PID Control Algorithm, due to its simplicity and robustness, it is known that the performance of the Plant may be affected in quantity and quality of the product due to inadequate determination of the controller parameters, even harming the actuators themselves. In this work, an alternative to classical methods of tuning of these parameters is shown: the metaheuristic algorithms, which belong to the branch of Informed Search within Artificial Intelligence, whose objective is to optimize a certain cost function avoiding maximums or local minimums. We have considered the linearized model (for practical purposes) of an inverted pendulum system with a sliding carriage for the application of two algorithms: simulated annealing and fireflies; which had as a higher rank the one determined by the Routh-Hurwitz Criterion for all the specifications of time domain performance. In the results it was possible to determine that the optimized parameters of the PID controller did not have a significant difference and the speed of convergence was fast, this would allow us to conclude that it is an additional option for the tuning of control loops.
En las plantas industriales un gran porcentaje de los controladores está basado en el Algoritmo de Control PID, esto por su sencillez y robustez, se tiene conocimiento que la performance de la Planta se puede ver afectada en cantidad y calidad del producto debido a la inadecuada determinación de los parámetros del controlador, incluso perjudicar a los mismos actuadores. En este trabajo, se muestra una alternativa a los métodos clásicos de sintonía de dichos parámetros: los algoritmos metaheurísticos, los cuales pertenecen a la rama de Búsqueda Informada dentro de la Inteligencia Artificial, cuyo objetivo es optimizar una determinada función de costo evitando los máximos o mínimos locales. Se ha considerado el modelo linealizado (para fines prácticos) de un sistema de péndulo invertido con un carro deslizante para la aplicación de dos algoritmos: el recocido simulado y el de luciérnagas; los cuales tuvieron como rango superior el determinado por el Criterio de Routh-Hurwitz para todas las especificaciones de rendimiento en el dominio del tiempo. En los resultados se pudo determinar que los parámetros optimizados del controlador PID no tenían una diferencia significativa y la velocidad de convergencia era rápida, esto nos permitiría concluir que es una opción adicional para la sintonía de lazos de control.