Parameter identification of a fractional order dynamical system using particle swarm optimization technique

Maiti, Dipten; Janarthanan, R.; Konar, Amit

doi:10.1109/tencon.2008.4766861

Cited by 46 publications

(31 citation statements)

References 7 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…It can control joint angles of the robot arm and suppress vibrations of the system, simultaneously using proper loop shape. In 26 parameters of a FO controller were optimized using modified PSO that has better solution and faster search speed in contrast with GA. By using PSO in 27 , a FOPID controller was designed that has remarkable reduction in overshoot, rise time and setting time. In another approach, the PSO was applied to determine FOPID parameters with efficient search and more robust performance using for an automatic voltage regulator 28 .…”

Section: Related Workmentioning

confidence: 99%

Two-link Robot Manipulator using Fractional Order PID Controllers Optimized by Evolutionary Algorithms

Fani¹,

Shahraki²

2016

Biosci., Biotech. Res. Asia

View full text Add to dashboard Cite

Fractional order (FO) controllers are highly considered with regard to higher performance and robustness of these controllers in FO systems. According to advantages of PID controllers such as suitable performance, low price and simplicity of design, they are widely used in industry. A FOPID controller is used for two-link robot control in this paper. Considering vast use of evolutionary algorithms and numerical optimization, coefficients of the FO controller are optimized using evolutionary algorithms in this paper. An individual FOPID controller is applied in order to control each link. Three evolutionary optimization algorithms including particle swarm optimization (PSO), genetic algorithm and estimation of distribution algorithm, are compared from optimal coefficients determination point of view. Experimental results indicate that FOPID controller is more applicable according to use of actual model for robot and suitable performance of the PSO algorithm. Key words: Evolutionary algorithms, fractional order controller, PID controller, two-link robotAlong with introduction of fractional order (FO) controllers and their higher performance and robustness on FO systems by Podlubny in 1994, FO systems and their control process are significantly considered 1 . Although PID controllers are introduced long time ago, they are widely used in industry because of their advantages such as low price, design simplicity and suitable performance 2, 3 . While three parameters of design including proportional (K p ), integral (K i ), and derivative (K d ) are available in PID controllers, two more parameters exist in FOPID controllers for adjustment. These parameters are integral fractional order and derivative fractional order 4 . In comparison with PID controllers, FOPID controllers have more flexible design that result in more precise adjustment of closed-loop system 5 . FOPID controllers are defined by FO differential equations. It is possible to tune frequency response of the control system by expanding integral and derivative terms of the PID controller to fractional order case. This characteristic result in a more robust design of control system, but it is not easily possible 6 .According to non-linearity, uncertainty, and confusion behaviors of robot arms, they are highly recommended for experimenting designs of control systems. Despite non-linear behavior of robot arm, it is demonstrable that a linear proportional derivative controller can stabilize the system using Lyapanov 7 . But, classic PD controller itself cannot control robot to reach suitable condition. Several papers and wide researches in optimizing performance of the robot manipulator show the importance of this issue. Different adaptive and robust procedures are proposed for robot control that all of them are so complicated in analysis and design [8][9][10][11] . Approaches that have been proposed for robot control are categorized in non-

show abstract

Section: Related Workmentioning

confidence: 99%

Two-link Robot Manipulator using Fractional Order PID Controllers Optimized by Evolutionary Algorithms

Fani¹,

Shahraki²

2016

Biosci., Biotech. Res. Asia

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Dzięki tej metodzie istnieje możliwość rozwiązywania różnych zadań analizy, syntezy, identyfikacji, diagnostyki, projektowania nowoczesnych systemów sterowania itp. [3][4][5][6]10]. Badania w dziedzinie systemów rzędu ułamkowego udowodniły, że systemy rzędu całkowitego są przypadkiem cząstkowym systemów ułamkowych.…”

Section: Wprowadzenieunclassified

“…Caputo zaproponował swoje rozwiązanie, które różni się od definicji Riemanna-Liouville'a tym, że funkcję na początku różniczkuje się z najmniejszym rzędem całkowitym n, który przekracza ułamkowy rząd j a następnie całkuje się z rzędem n-j. Doświadczenia naukowców w dziedzinie syntezy elektrotechnicznych regulatorów ułamkowych, a zwłaszcza systemów elektromechanicznych pokazują, że ułamkowy rząd składowej różniczkującej nie jest większy niż j=1 [1, 6,8,9]. Do rozwoju i korekty tej teorii w dziedzinie elektrotechniki przyczynili się: Heaviside, N. Viner i J. Carlson.…”

Section: Wprowadzenieunclassified

Analysis of the model of integration-differential fractional

Marushchak

Kopchak

2015

ZN PRz Elektrotechnika

View full text Add to dashboard Cite

W artykule przeanalizowano dokładność modeli ułamkowych członów całkowo-różniczkowych w ujęciu Riemanna, Riemanna-Liouville'a, Grünwald-Letnikov i Oustaloupa względem modelu opracowanego na podstawie przekształcenia Laplace'a jako modelu wzorcowego. Pokazano wady i zalety każdego z tych modeli. Zaproponowano modyfikację aproksymacji Oustaloupa, która pozwala realizować regulatory systemów elektrotechnicznych ułamkowego rzędu przy użyciu mikrokontrolera. Badania prowadzone przez autorów dotyczące możliwości aproksymacji ułamkowych członów transmitancją rzędu całkowitego wykazały, że reprezentacja całkującego członu ułamkowego za pomocą pakietu NINTEGER z dość wysokim rzędem aproksymacji (N≥5) zgadza się z wynikami aproksymacji Oustaloupa. Jednak w pierwszej chwili odpowiedzi jednostkowe zmieniają się skokowo, z czym nie można się zgodzić dla członu całkującego. Aby rozwiązać ten problem zaproponowano modyfikację metody aproksymacji Oustaloupa. Modyfikacja ta polega na tym, że stopień wielomianu licznika jest zmniejszony o jeden. Dla weryfikacji takiego postępowania zostało przeprowadzone badanie możliwości pominięcia jednego zera w transmitancji aproksymacyjnej, albo usunięcia składowej wielomianu licznika najwyższego stopnia s. Wyniki takich badań wykazały korzyść drugiego podejścia. Dokładność modeli NINTEGER i Oustaloupa jest praktycznie jednakowa, tylko model Oustaloupa realizuje się w programie MATLAB, a model NINTEGER w programie MATLAB Simulink. Tym samym wyniki symulacji z wykorzystaniem modelu Oustaloupa znajdują się w pamięci programu MATLAB co ułatwia ich analizę. Należy zaznaczyć, że model Oustaloupa pozwala w dość prosty sposób realizować ułamkowe regulatory wskutek prostoty procedury obliczeń, chociaż dokładność tego modelu nie jest wysoka. Słowa kluczowe: model, całkowanie ułamkowe, różniczkowanie ułamkowe, regulatory, transmitancja ułamkowa.

show abstract

“…Cao [7] demonstrated the parameter optimization of a fractional order controller based on a modified PSO. In their paper, the improved PSO could achieve faster search speed and better solution compared to the GA. Maiti et al [8] employed PSO for designing fractional order PID controllers. They reduced significantly the percentage of overshoot, rise, and settling times using FOPID controllers compared to a PID controller.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Speed Control of DC Motor Using PID and FOPID Controllers Based on Differential Evolution and PSO

Idir¹,

Kidouche²,

Bensafia³

et al. 2018

IJIES

View full text Add to dashboard Cite

DC motors are widely used in industrial application for its different advantage such us high efficiency, low costs and flexibilities. For controlling the speed of DC motor, conventional controller PI and PID were the most widely used controllers. But due to empirically selected parameters , , and limitation of convention PID controller to achieve ideal control effect for higher order systems, a Fractional order Proportional-IntegralDerivative PID (FOPID) based on optimization techniques was proposed in this paper. The aim of this paper is to study the tuning of a FOPID controller using intelligent soft computing techniques such as Differential Evolution (DE) and Particle Swarm Optimization (PSO) for designing fractional order PID controller. The parameters of FOPID controller are determined by minimizing the Integral Time Absolute Error (ITAE) between the output of reference model and the plant. The performance of DE and PSO were compared with several simulation experiments. The simulation results show that the DE-based FOPID controller tuning approach provides improved performance for the setpoint tracking, error minimization, and measurement noise attenuation.

show abstract

Parameter identification of a fractional order dynamical system using particle swarm optimization technique

Cited by 46 publications

References 7 publications

Two-link Robot Manipulator using Fractional Order PID Controllers Optimized by Evolutionary Algorithms

Two-link Robot Manipulator using Fractional Order PID Controllers Optimized by Evolutionary Algorithms

Analysis of the model of integration-differential fractional

Speed Control of DC Motor Using PID and FOPID Controllers Based on Differential Evolution and PSO

Contact Info

Product

Resources

About