Optimální nastavení algoritmu PSO pro regulátor PID

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá optimalizací nastavení evolučního algoritmu částicového roje (PSO), pro ladění parametrů PID regulátoru u typických regulovaných soustav proporcionálních a integračních 1. i 2. řádu setrvačnosti. V úvodní části práce je provedena rešerše na typické parametry regulovaných soustav 1. a 2. řádu setrvačnosti. Jsou probrány možnosti použití evolučních algoritmů při řešení optimalizace nastavení PID regulátoru. Podrobněji je vysvětlen algoritmus částicového roje. Taky jsou prozkoumány možnosti vícekriteriální optimalizace a přístupy optimalizace hyper-parametrů. V praktické části je popsána implementace vlastních i vestavěných funkcí, které byly použity při testování a optimalizaci v prostředí Matlab. Závěr práce se věnuje testování a porovnávání výsledků optimalizace parametrů PID při různých nastavení algoritmu částicového roje. Analyzovány jsou možné závislosti mezi hyper-parametry PSO a parametry regulované soustavy.This master’s thesis deals with the optimization of the Particle Swarm Optimization (PSO) evolutionary algorithm settings for tuning the parameters of a PID controller in typical first and second order inertia-controlled plants with proportional and integral characteristics. The introductory part of the thesis includes research on typical parameters of first and second order inertia-controlled plants and discusses the possibilities of using evolutionary algorithms for optimizing PID controller settings. Additionally, the PSO algorithm is explained in detail, alongside an exploration of multi-objective optimization methods and hyperparameter tuning approaches. The practical part of the thesis describes the implementation of both custom and built-in functions that were used in testing and optimization in the environment of Matlab. The final part of the paper is dedicated to testing and comparing the results of PID parameter optimization with various PSO settings. Potential dependencies between the PSO hyperparameters and the parameters of the controlled plant are also analysed.