دانلود ترجمه مقاله بهینه سازی مبتنی بر اکوسیستم مصنوعی برای طراحی کنترل کننده PID

1. مقدمه 2. بهینه سازی مبتنی بر اکوسیستم مصنوعی 3. روش نلدر مید 4. الگوریتم ترکیبی AEONM پیشنهادی 5. مبدل باک 6. تعریف مسئله بهینه سازی و رویکرد طراحی پیشنهادی 7. نتایج شبیه سازی و بحث و بررسی 8. نتیجه گیری

چکیده – بررسی های صورت گرفته حاکی از آن است که طی دهه گذشته، در زمینه تکنیک‌های کنترل مبدل‌های توان DC-DC ، پیشرفت ثابتی حاصل شده است. این تکنیک ها به عنوان خطی و غیر خطی رده بندی می شوند. لازم به ذکر است که، با وجود آنکه تکنیک‌های کنترل غیرخطی ممکن است به قابلیت‌های دینامیکی کامل مبدل دست یابند، اما محققان برای جلوگیری از پیچیدگی، با استفاده از تکنیک‌های کنترل خطی بر دستیابی به حداکثر بازده تمرکز می‌کنند. پژوهش حاضر هدف مشابهی را در پیش گرفته است، به طوریکه در این مطالعه برای طراحی یک کنترل‌کننده PID بهینه جهت تنظیم ولتاژ خروجی مبدل باک DC-D، یک الگوریتم بهینه‌سازی فراابتکاری ترکیبی جدید (AEONM) ارائه شده است. AEONM با هدف کنترل ولتاژ خروجی مبدل باک و همچنین اطمینان از اینکه پارامترهای کنترل‌کننده PID بهینه به نحو موثری تنظیم شده‌اند، از الگوریتم بهینه‌سازی مبتنی بر اکوسیستم مصنوعی (AEO) با روش سیمپلکس نلدر-مید (NM) بهره می گیرد. ارزیابی های اولیه بر روی توابع معیار انجام می گیرد و سپس، عملکرد PID مبتنی بر AEONM از طریق نتایج مقایسه‌ای نمودار جعبه ای آماری، آزمون ناپارامتری، پاسخ گذرا، پاسخ فرکانسی، شاخص‌های عملکرد خطای انتگرال محدوده زمانی، حذف اختلال/ اغتشاش و مقاومت با استفاده از AEO، بهینه‌سازی ازدحام ذرات و تکامل تفاضلی اعتبارسنجی می شوند. همچنین با هدف ارزیابی عملکرد بیشتر، تحلیل عملکرد مقایسه ای پاسخ های گذرا و فرکانس نیز در برابر تبرید شبیه سازی شده، بهینه سازی نهنگ و الگوریتم های ژنتیک انجام می گیرد. مقایسات صورت گرفته حاکی از آن است که،‌ الگوریتم ترکیبی AEONM پیشنهادی از لحاظ افزایش پاسخ‌های گذرا و فرکانس مبدل باک از عملکرد بهتری برخوردار می باشد. مقدمه: در سالهای اخیر، کاربرد فزاینده مبدل‌های توان DC-DC در زمینه‌های مختلف نظیر انرژی‌های تجدیدپذیر، خودروهای برقی، لوازم الکترونیکی مصرفی و غیره، به افزایش تقاضا برای بهبود عملکرد دینامیکی، پایداری و دقت تنظیم منابع تغذیه سوئیچینگ (SMPS) از طریق روش های کنترل پیشرفته منجر شده است [l] . همچنین برای افزایش عملکرد مبدل‌های DC-DC، استراتژی‌های کنترلی مختلف، از ساختارهای نسبتاً ساده تا انواع پیشرفته‌تر ارائه شده‌اند. نمونه‌هایی از تکنیک‌های کنترلی در زمینه بهبود عملکرد عبارتند از: کنترل‌کننده‌های نوع II، نوع III، کنترل کنندۀ تناسبی-انتگرالی (PI) و کنترل کننده تناسبی مشتقی انتگرالی (PID). همچنین لازم به ذکر است که، کنترل کننده های نوع II با داشتن یک قطب صفر و دو قطب (یک قطب در مبدا و دیگری در فرکانس بالاتر) مشخص می شوند و بیشتر برای کنترل حالت جریان مبدل های DC-DC به کار می روند. در عین حال، کنترل کننده های نوع III نیازمند یک قطب صفر و یک قطب اضافی بوده و به طور معمول با کنترل حالت ولتاژ مورد استفاده قرار می گیرند [2].

Over the last decade, there has been a constant development in control techniques for DC-DC power converters which can be classified as linear and nonlinear. Researchers focus on obtaining maximum efficiency using linear control techniques to avoid complexity although nonlinear control techniques may achieve full dynamic capabilities of the converter. This paper has a similar purpose in which a novel hybrid metaheuristic optimization algorithm (AEONM) is proposed to design an optimal PID controller for DC-DC buck converter’s output voltage regulation. The AEONM employs artificial ecosystem-based optimization (AEO) algorithm with Nelder-Mead (NM) simplex method to ensure optimal PID controller parameters are efficiently tuned to control output voltage of the buck converter. Initial evaluations are performed on benchmark functions. Then, the performance of AEONM-based PID is validated through comparative results of statistical boxplot, non-parametric test, transient response, frequency response, time-domain integral-error-performance indices, disturbance rejection and robustness using AEO, particle swarm optimization and differential evolution. A comparative performance analysis of transient and frequency responses is also performed against simulated annealing, whale optimization and genetic algorithms for further performance assessment. The comparisons have shown the proposed hybrid AEONM algorithm to be superior in terms of enhancing the buck converter’s transient and frequency responses. Introduction: The widespread application of DC-DC power converters in different fields, such as renewable energy, electric vehicle, consumer electronics, etc., have created an increased demand for improved dynamic performance, stability and regulation accuracy of switching mode power supplies (SMPS) by advanced control methods [1]. Various control strategies, ranging from relatively simple structures to more advanced types, have been proposed to enhance the performance of DC-DC converters. Type-II, Type-III, proportional-integral (PI) and proportional-integral-derivative (PID) controllers are only few examples of widely adopted control techniques for performance enhancement. It is worth to note that, Type-II controllers are characterized by having one zero and two poles (one pole at the origin and the other at a higher frequency) and they are mostly used with current-mode control of DC-DC converters whereas Type-III controllers require additional one zero and one pole and they are generally used with voltage-mode control [2].

ترجمه این مقاله در 29 صفحه آماده شده و در ادامه نیز صفحه 14 آن به عنوان نمونه قرار داده شده است که با خرید این محصول می توانید، فایل WORD و PDF آن را دریافت نمایید.