Параметрическая оптимизация модального регулятора с ограничениями на основе метода роя частиц

The key to increasing the efficient functioning of automatic control systems for technical facilities and processes in various areas of industry is the optimal setting of the state feedback controller parameters, for instance, so as to minimize the duration of transient processes or achieve the minimum value of the integral control quality assessment. The optimization problem is solved for an integrand of a kind that ensures that the integral assessment better expresses the quality of control. At the same time, the control quality indicators are in a rather complex relation to the set parameters of the controller, which greatly complicates the analytical synthesis procedure. Numerical optimization algorithms differ in the way the adjustable parameters are changed, the most effective being those that achieve the result in a shorter computational time. Aim. The goal is to obtain the optimal parameter values for a state feedback controller with an integral component and limitations for continuous linear stationary systems based on the stochastic metaheuristic particle swarm method. Materials and methods. The modern theory of automatic control, swarm intelligence are used to solve the problem of optimizing the parameters of the state feedback controller and controlling technical systems. Results. The process of parametric optimization of a constrained state feedback controller using the particle swarm method for a one-dimensional controlled object is described. The results of simulation using the method of direct enumeration of the controller parameters and the particle swarm method are described and compared. Conclusion. The results of numerical studies allow us to conclude that the developed algorithm for particle swarm parametric optimization of a constrained state feedback controller is highly accurate and fast.Основным фактором повышения эффективности процесса функционирования систем автоматического управления техническими объектами и процессами в различных областях промышленности является оптимальная настройка параметров модального регуляторов так, чтобы, например, обеспечить протекание переходных процессов за минимальное время или достичь минимального значения интегральной оценки качества управления. Решение оптимизационной задачи выполняется для подынтегральной функции такого вида, чтобы интегральная оценка лучше выражала качество управления. При этом показатели качества управления зависят от настроечных параметров регулятора достаточно сложными соотношениями, что значительно усложняет процедуру аналитического синтеза. Алгоритмы численной оптимизации различаются между собой способом изменения подстраиваемых параметров, при этом наиболее эффективными считаются те, которые достигают результата при меньших затратах вычислительного времени. Цель исследования – получение оптимальных значений параметров модального регулятора с интегральной составляющей и ограничениями для непрерывных линейных стационарных систем на основе стохастического метаэвристического метода роя частиц. Материалы и методы. Используется современная теория автоматического управления, роевой интеллект в решении задачи оптимизации параметров модального регулятора и управлении техническими системами. Результаты. Представлен процесс параметрической оптимизации модального регулятора с ограничениями на основе метода роя частиц для одномерного объекта управления. Приведены результаты моделирования с помощью метода прямого перебора параметров регулятора и метода роя частиц, их сравнение. Заключение. Результаты численных исследований позволяют говорить о том, что разработанный алгоритм решения параметрической оптимизации модального регулятора с ограничениями на основе метода роя частиц обладает высокой точностью и большим быстродействием