Optimální nastavení algoritmu PSO pro regulátor PID
Loading...
Date
Authors
Javorek, David
ORCID
Advisor
Referee
Mark
E
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
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.
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.
Description
Keywords
regulované soustavy, kvalita regulace, vlastnosti regulovaných soustav, evoluční algoritmy, PSO, vícekriteriální optimalizace, nastavení PID regulátoru, optimalizace hyper-parametrů PSO, controlled plants, quality of control, characteristics of controlled plants, evolutionary algorithms, PSO, multi-objective optimization, PID controller setup, PSO hyperparameter optimization
Citation
JAVOREK, D. Optimální nastavení algoritmu PSO pro regulátor PID [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2025.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
bez specializace
Comittee
Ing. Jiří Kovář, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Ing. Miloš Šeda, Ph.D. (místopředseda)
prof. Ing. Dagmar Janáčová, CSc. (člen)
prof. Ing. Jiří Jaroš, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Miloš Hammer, CSc. (člen)
doc. Ing. Pavel Škrabánek, Ph.D. (člen)
Ing. Zdeněk Švihálek (člen)
prof. Ing. Miroslav Fikar, DrSc. (předseda)
Date of acceptance
2025-06-12
Defence
Student seznámil komisi s obsahem a výsledky své DP. Po přečtení posudků vedoucího a oponenta DP student reagoval na dotaz oponenta. Následovaly otázky členů komise:
Zaručuje některá z metod (Tab 2 v DP) nalezení globálního optima?
Řízení v reálném čase. Adaptace (při změnách stavu soustavy).
Dopravní zpoždění (Proč jste ho nepoužil, máte ho v rešeršní části).
Měnil jste parametry soustav?
Integrační konstanta je všude 100 (to nedává smysl).
Vaše konkrétní shrnutí. Vyhodnocení přesnosti a kvality regulace.
Odpovědi studenta byly dostačující.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení