Investigación sobre la optimización de las antenas de escarabajo basada en un sistema de control PID para un robot industrial
Autores: Ji, Tian; Wei, Haoran; Wang, Jun; Tian, Shaoqing; Yao, Yi; Hu, Shukai
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Investigación sobre la optimización de las antenas de escarabajo basada en un sistema de control PID para un robot industrial
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Control de velocidad de robots industriales
Sistemas de control de motores servo
Optimización de antenas de escarabajo
Optimización de enjambre de partículas
Tiempo de establecimiento
Sobrepaso
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
El control de velocidad del robot industrial sigue siendo un aspecto crítico para operaciones eficientes, especialmente dadas las dificultades de no linealidad y características multivariables inherentes a los sistemas de control de motores servo, así como las ineficiencias energéticas debido a la falta de control automático de velocidad. Este estudio perfecciona un algoritmo de control existente, la optimización de antenas de escarabajo (BAO), mediante la integración de elementos de la optimización por enjambre de partículas (PSO) y un algoritmo de búsqueda de antenas de escarabajo (BAS), mejorado aún más por el mapeo de caos y un factor de ponderación adaptativo. Estas modificaciones tienen como objetivo mejorar las capacidades de búsqueda del algoritmo y mitigar los riesgos de caer en óptimos locales. A diferencia de iteraciones anteriores, este estudio incluye análisis dinámicos y de estabilidad rigurosos centrados en métricas de desempeño clave como tiempo de establecimiento, sobrepaso y error en estado estacionario. La modelización comparativa Simulink/MATLAB demuestra que el algoritmo BAO mejorado supera significativamente al control PID tradicional, BAS y PSO ponderado adaptativo en la reducción del error estático, sobrepaso y tiempo de ajuste bajo diversas condiciones, incluidos escenarios con perturbaciones externas. Nuestros resultados indican una mejora del 60% en el rendimiento de optimización de métricas de curvas de velocidad, confirmando la eficacia y robustez mejoradas del sistema de control robótico. Esta investigación ofrece ideas valiosas sobre las ventajas del algoritmo BAO refinado, proporcionando una base integral para su aplicación práctica en sistemas de control robótico industrial.
Descripción
El control de velocidad del robot industrial sigue siendo un aspecto crítico para operaciones eficientes, especialmente dadas las dificultades de no linealidad y características multivariables inherentes a los sistemas de control de motores servo, así como las ineficiencias energéticas debido a la falta de control automático de velocidad. Este estudio perfecciona un algoritmo de control existente, la optimización de antenas de escarabajo (BAO), mediante la integración de elementos de la optimización por enjambre de partículas (PSO) y un algoritmo de búsqueda de antenas de escarabajo (BAS), mejorado aún más por el mapeo de caos y un factor de ponderación adaptativo. Estas modificaciones tienen como objetivo mejorar las capacidades de búsqueda del algoritmo y mitigar los riesgos de caer en óptimos locales. A diferencia de iteraciones anteriores, este estudio incluye análisis dinámicos y de estabilidad rigurosos centrados en métricas de desempeño clave como tiempo de establecimiento, sobrepaso y error en estado estacionario. La modelización comparativa Simulink/MATLAB demuestra que el algoritmo BAO mejorado supera significativamente al control PID tradicional, BAS y PSO ponderado adaptativo en la reducción del error estático, sobrepaso y tiempo de ajuste bajo diversas condiciones, incluidos escenarios con perturbaciones externas. Nuestros resultados indican una mejora del 60% en el rendimiento de optimización de métricas de curvas de velocidad, confirmando la eficacia y robustez mejoradas del sistema de control robótico. Esta investigación ofrece ideas valiosas sobre las ventajas del algoritmo BAO refinado, proporcionando una base integral para su aplicación práctica en sistemas de control robótico industrial.