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Equilibrium optimizer tuned novel FOPID-DN controller for automatic voltage regulator system
International Transactions on Electrical Energy Systems ( IF 1.9 ) Pub Date : 2021-05-06 , DOI: 10.1002/2050-7038.12930 Nikhil Paliwal 1 , Laxmi Srivastava 1 , Manjaree Pandit 1
International Transactions on Electrical Energy Systems ( IF 1.9 ) Pub Date : 2021-05-06 , DOI: 10.1002/2050-7038.12930 Nikhil Paliwal 1 , Laxmi Srivastava 1 , Manjaree Pandit 1
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This paper presents a novel fractional-order PID plus derivative with filter coefficient (FOPID-DN) controller for automatic voltage regulator (AVR) system using the MATLAB/Simulink environment. An AVR system is employed in the power system to maintain the terminal voltage at the desired level. Parameters of the proposed FOPID-DN controller are optimally tuned by the recently developed Equilibrium Optimizer (EO) algorithm. Performance of the designed FOPID-DN controller for an AVR system is compared with various controllers which are optimally tuned by different optimization algorithms. Comparative transient response analysis of the proposed technique has been carried out by considering vital transient response indicators like maximum overshoot, rise time, and settling time. Performance analysis of the proposed technique for an AVR system has been done by considering several input conditions. Robustness analysis of the EO algorithm tuned FOPID-DN controller has been performed by varying the time constants of different components in an AVR system. The capability of the FOPID-DN controller to handle nonlinearities of an AVR system has been investigated. The stability of the FOPID-DN controlled AVR system has been analyzed. In addition, the disturbance rejection capability of the FOPID-DN controlled AVR system has also been investigated. From the various simulation results obtained using the MATLAB/Simulink environment, it has been observed that the proposed FOPID-DN-based AVR system provided better performance as compared to different existing controllers.
中文翻译：
用于自动电压调节系统的平衡优化器调谐新型 FOPID-DN 控制器
本文介绍了一种新颖的分数阶 PID 加微分滤波器系数 (FOPID-DN) 控制器，用于使用 MATLAB/Simulink 环境的自动电压调节器 (AVR) 系统。电力系统中采用了 AVR 系统，以将端电压保持在所需的水平。所提出的 FOPID-DN 控制器的参数通过最近开发的均衡优化器 (EO) 算法进行了优化调整。将为 AVR 系统设计的 FOPID-DN 控制器的性能与通过不同优化算法进行优化调整的各种控制器进行比较。通过考虑最大过冲、上升时间和稳定时间等重要瞬态响应指标，对所提出的技术进行了比较瞬态响应分析。已通过考虑几个输入条件对 AVR 系统所提出的技术进行了性能分析。通过改变 AVR 系统中不同组件的时间常数，对 EO 算法调谐 FOPID-DN 控制器进行了稳健性分析。已经研究了 FOPID-DN 控制器处理 AVR 系统非线性的能力。分析了 FOPID-DN 控制的 AVR 系统的稳定性。此外，还研究了 FOPID-DN 控制的 AVR 系统的抗扰能力。从使用 MATLAB/Simulink 环境获得的各种仿真结果可以看出，与不同的现有控制器相比，所提出的基于 FOPID-DN 的 AVR 系统提供了更好的性能。通过改变 AVR 系统中不同组件的时间常数，对 EO 算法调谐 FOPID-DN 控制器进行了稳健性分析。已经研究了 FOPID-DN 控制器处理 AVR 系统非线性的能力。分析了 FOPID-DN 控制的 AVR 系统的稳定性。此外，还研究了 FOPID-DN 控制的 AVR 系统的抗扰能力。从使用 MATLAB/Simulink 环境获得的各种仿真结果可以看出，与不同的现有控制器相比，所提出的基于 FOPID-DN 的 AVR 系统提供了更好的性能。通过改变 AVR 系统中不同组件的时间常数，对 EO 算法调谐 FOPID-DN 控制器进行了稳健性分析。已经研究了 FOPID-DN 控制器处理 AVR 系统非线性的能力。分析了 FOPID-DN 控制的 AVR 系统的稳定性。此外，还研究了 FOPID-DN 控制的 AVR 系统的抗扰能力。从使用 MATLAB/Simulink 环境获得的各种仿真结果可以看出，与不同的现有控制器相比，所提出的基于 FOPID-DN 的 AVR 系统提供了更好的性能。已经研究了 FOPID-DN 控制器处理 AVR 系统非线性的能力。分析了 FOPID-DN 控制的 AVR 系统的稳定性。此外，还研究了 FOPID-DN 控制的 AVR 系统的抗扰能力。从使用 MATLAB/Simulink 环境获得的各种仿真结果可以看出，与不同的现有控制器相比，所提出的基于 FOPID-DN 的 AVR 系统提供了更好的性能。已经研究了 FOPID-DN 控制器处理 AVR 系统非线性的能力。分析了 FOPID-DN 控制的 AVR 系统的稳定性。此外，还研究了 FOPID-DN 控制的 AVR 系统的抗扰能力。从使用 MATLAB/Simulink 环境获得的各种仿真结果可以看出，与不同的现有控制器相比，所提出的基于 FOPID-DN 的 AVR 系统提供了更好的性能。
更新日期：2021-05-06
中文翻译：
用于自动电压调节系统的平衡优化器调谐新型 FOPID-DN 控制器
本文介绍了一种新颖的分数阶 PID 加微分滤波器系数 (FOPID-DN) 控制器，用于使用 MATLAB/Simulink 环境的自动电压调节器 (AVR) 系统。电力系统中采用了 AVR 系统，以将端电压保持在所需的水平。所提出的 FOPID-DN 控制器的参数通过最近开发的均衡优化器 (EO) 算法进行了优化调整。将为 AVR 系统设计的 FOPID-DN 控制器的性能与通过不同优化算法进行优化调整的各种控制器进行比较。通过考虑最大过冲、上升时间和稳定时间等重要瞬态响应指标，对所提出的技术进行了比较瞬态响应分析。已通过考虑几个输入条件对 AVR 系统所提出的技术进行了性能分析。通过改变 AVR 系统中不同组件的时间常数，对 EO 算法调谐 FOPID-DN 控制器进行了稳健性分析。已经研究了 FOPID-DN 控制器处理 AVR 系统非线性的能力。分析了 FOPID-DN 控制的 AVR 系统的稳定性。此外，还研究了 FOPID-DN 控制的 AVR 系统的抗扰能力。从使用 MATLAB/Simulink 环境获得的各种仿真结果可以看出，与不同的现有控制器相比，所提出的基于 FOPID-DN 的 AVR 系统提供了更好的性能。通过改变 AVR 系统中不同组件的时间常数，对 EO 算法调谐 FOPID-DN 控制器进行了稳健性分析。已经研究了 FOPID-DN 控制器处理 AVR 系统非线性的能力。分析了 FOPID-DN 控制的 AVR 系统的稳定性。此外，还研究了 FOPID-DN 控制的 AVR 系统的抗扰能力。从使用 MATLAB/Simulink 环境获得的各种仿真结果可以看出，与不同的现有控制器相比，所提出的基于 FOPID-DN 的 AVR 系统提供了更好的性能。通过改变 AVR 系统中不同组件的时间常数，对 EO 算法调谐 FOPID-DN 控制器进行了稳健性分析。已经研究了 FOPID-DN 控制器处理 AVR 系统非线性的能力。分析了 FOPID-DN 控制的 AVR 系统的稳定性。此外，还研究了 FOPID-DN 控制的 AVR 系统的抗扰能力。从使用 MATLAB/Simulink 环境获得的各种仿真结果可以看出，与不同的现有控制器相比，所提出的基于 FOPID-DN 的 AVR 系统提供了更好的性能。已经研究了 FOPID-DN 控制器处理 AVR 系统非线性的能力。分析了 FOPID-DN 控制的 AVR 系统的稳定性。此外，还研究了 FOPID-DN 控制的 AVR 系统的抗扰能力。从使用 MATLAB/Simulink 环境获得的各种仿真结果可以看出，与不同的现有控制器相比，所提出的基于 FOPID-DN 的 AVR 系统提供了更好的性能。已经研究了 FOPID-DN 控制器处理 AVR 系统非线性的能力。分析了 FOPID-DN 控制的 AVR 系统的稳定性。此外，还研究了 FOPID-DN 控制的 AVR 系统的抗扰能力。从使用 MATLAB/Simulink 环境获得的各种仿真结果可以看出，与不同的现有控制器相比，所提出的基于 FOPID-DN 的 AVR 系统提供了更好的性能。
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