Otomatik Gerilim Regülatörü Sistemi için Farklı Optimizasyon Teknikleri Ayarlı Denetleyici Tasarımı

Özay Can

doi:10.31466/kfbd.1252029

TR EN

Otomatik Gerilim Regülatörü Sistemi için Farklı Optimizasyon Teknikleri Ayarlı Denetleyici Tasarımı

Abstract

Otomatik gerilim regülatörü (OGR), güç sistemlerindeki senkron generatörün uç gerilimini kontrol etmek ve düzenlemek amacıyla kullanılan önemli bir kontrol sistemidir. Bu amaçla, bu çalışmada, OGR sistemi için çeşitli meta-sezgisel optimizasyon teknikleri ayarlı denetleyici tasarımı gerçekleştirilmiştir. OGR sisteminde denetleyici olarak oransal – integral – türev (PID) denetleyici kullanılmıştır ve bu denetleyicinin parametreleri son yıllarda geliştirilmiş olan açlık oyunları algoritması (HGS), INFO algoritması ve goril birlikleri optimizasyonu (GTO) gibi optimizasyon teknikleri yardımıyla optimal olarak ayarlanmıştır. Amaçlanan optimizasyon teknikleri ayarlı PID denetleyicisinin geçici zaman performansları simülasyon çalışmaları yardımıyla incelenmiştir ve aşma değeri, yükselme süresi, yerleşme süresi gibi performans değerleri açısından karşılaştırılmıştır. Ek olarak, denetleyiciler arasında kutup/sıfır analizi, bode analizi ve gürbüzlük analizi açısından karşılaştırma gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlardan PID denetleyicinin parametrelerinin ayarlanması amacıyla kullanılan HGS, INFO ve GTO optimizasyon tekniklerinin birbirine yakın ve dikkate değer performans gösterdiği görülmektedir.

Keywords

Otomatik gerilim regülatörü, PID denetleyici, Açlık oyunları algoritması, INFO algoritması, Goril birlikleri optimizasyonu.

The Controller Design Tuned by Numerous Optimization Techniques for Automatic Voltage Regulator System

Abstract

The automatic voltage regulator (AVR) is an important control system used to control and regulate the terminal voltage of the synchronous generator in power systems. For this purpose, in this study, various meta-heuristic optimization techniques tuned controller design for the AVR system has been carried out. A proportional – integral – derivative (PID) controller is used as the controller in the AVR system and the parameters of this controller are optimally adjusted using optimization techniques such as the hunger games algorithm (HGS), INFO algorithm and gorilla troops optimization (GTO) developed in recent years. The transient time performances of the PID controller tuned to the proposed optimization techniques were investigated with the help of simulation studies and compared in terms of performance values such as overshoot, rise time, settling time. In addition, comparisons were made between the controllers in terms of pole/zero analysis, bode analysis and robustness analysis. From the results obtained, it is seen that the HGS, INFO and GTO optimization techniques used for adjusting the parameters of the PID controller have close to each other and remarkable performance.

Keywords

Automatic voltage regulator, PID controller, Hunger games algorithm, INFO algorithm, Gorilla troops optimization

References

Abdollahzadeh, B., Soleimanian Gharehchopogh, F., & Mirjalili, S. (2021). Artificial gorilla troops optimizer: A new nature-inspired metaheuristic algorithm for global optimization problems. International Journal of Intelligent Systems, 36(10), 5887–5958. https://doi.org/10.1002/int.22535
Ahmadianfar, I., Heidari, A. A., Noshadian, S., Chen, H., & Gandomi, A. H. (2022). INFO: An efficient optimization algorithm based on weighted mean of vectors. Expert Systems with Applications, 195. https://doi.org/10.1016/j.eswa.2022.116516
Ayas, M. S., & Sahin, E. (2021). FOPID controller with fractional filter for an automatic voltage regulator. Computers and Electrical Engineering, 90. https://doi.org/10.1016/j.compeleceng.2020.106895
Bhullar, A. K., Kaur, R., & Sondhi, S. (2020). Enhanced crow search algorithm for AVR optimization. Soft Computing, 24(16), 11957–11987. https://doi.org/10.1007/s00500-019-04640-w
BURNAZ, S. A. N., & AYAS, M. Ş. (2020). Effects of objective function in PID controller design for an AVR system. International Journal of Applied Mathematics Electronics and Computers, 245–255. https://doi.org/10.18100/ijamec.803257
Çelik, E. (2018). Incorporation of stochastic fractal search algorithm into efficient design of PID controller for an automatic voltage regulator system. Neural Computing and Applications, 30(6), 1991–2002. https://doi.org/10.1007/s00521-017-3335-7
Çelik, E., & Durgut, R. (2018). Performance enhancement of automatic voltage regulator by modified cost function and symbiotic organisms search algorithm. Engineering Science and Technology, an International Journal, 21(5), 1104–1111. https://doi.org/10.1016/j.jestch.2018.08.006
Duman, S., Yörükeren, N., & Altaş, I. H. (2016). Gravitational search algorithm for determining controller parameters in an automatic voltage regulator system. Turkish Journal of Electrical Engineering and Computer Sciences, 24(4), 2387–2400. https://doi.org/10.3906/elk-1404-14
Ekinci, S., & Hekimoglu, B. (2019). Improved Kidney-Inspired Algorithm Approach for Tuning of PID Controller in AVR System. IEEE Access, 7, 39935–39947. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2906980
Ekinci, S., Izci, D., Eker, E., & Abualigah, L. (2022). An effective control design approach based on novel enhanced aquila optimizer for automatic voltage regulator. Artificial Intelligence Review. https://doi.org/10.1007/s10462-022-10216-2

Ekinci, S., Izci, D., Eker, E., & Abualigah, L. (2023). An effective control design approach based on novel enhanced aquila optimizer for automatic voltage regulator. Artificial Intelligence Review, 56(2), 1731–1762. https://doi.org/10.1007/s10462-022-10216-2
Gozde, H., & Taplamacioglu, M. C. (2011). Comparative performance analysis of artificial bee colony algorithm for automatic voltage regulator (AVR) system. Journal of the Franklin Institute, 348(8), 1927–1946. https://doi.org/10.1016/j.jfranklin.2011.05.012
Hekimoğlu, B. (2019). Sine-cosine algorithm-based optimization for automatic voltage regulator system. Transactions of the Institute of Measurement and Control, 41(6), 1761–1771. https://doi.org/10.1177/0142331218811453
Hekimoğlu, B., & Ekinci, S. (2018). 5th International Conference on Electrical and Electronics Engineering (ICEEE 2018) : May 3-5, 2018, Istanbul, Turkey.
İzci, D., & Ekinci, S. (2021). Comparative performance analysis of slime mould algorithm for efficient design of proportional–integral–derivative controller. Electrica, 21(1), 151–159. https://doi.org/10.5152/ELECTRICA.2021.20077
Izci, D., Ekinci, S., & Zeynelgil, H. L. (2023). Controlling an automatic voltage regulator using a novel Harris hawks and simulated annealing optimization technique. Advanced Control for Applications. https://doi.org/10.1002/adc2.121
Jumani, T. A., Mustafa, M. W., Hussain, Z., Md. Rasid, M., Saeed, M. S., Memon, M. M., Khan, I., & Nisar, K. S. (2020). Jaya optimization algorithm for transient response and stability enhancement of a fractional-order PID based automatic voltage regulator system. Alexandria Engineering Journal, 59(4), 2429–2440. https://doi.org/10.1016/j.aej.2020.03.005
Khan, I. A., Alghamdi, A. S., Jumani, T. A., Alamgir, A., Awan, A. B., & Khidrani, A. (2019). Salp Swarm Optimization Algorithm-Based Fractional Order PID Controller for Dynamic Response and Stability Enhancement of an Automatic Voltage Regulator System. Electronics, 8(12), 1472. https://doi.org/10.3390/electronics8121472
Kose, E. (2020). Optimal Control of AVR System with Tree Seed Algorithm-Based PID Controller. IEEE Access, 8, 89457–89467. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.2993628
Micev, M., Ćalasan, M., Ali, Z. M., Hasanien, H. M., & Abdel Aleem, S. H. E. (2021). Optimal design of automatic voltage regulation controller using hybrid simulated annealing – Manta ray foraging optimization algorithm. Ain Shams Engineering Journal, 12(1), 641–657. https://doi.org/10.1016/j.asej.2020.07.010
Micev, M., Ćalasan, M., & Oliva, D. (2020). Fractional order PID controller design for an AVR system using Chaotic Yellow Saddle Goatfish Algorithm. Mathematics, 8(7). https://doi.org/10.3390/math8071182
Micev, M., Ćalasan, M., & Oliva, D. (2021). Design and robustness analysis of an Automatic Voltage Regulator system controller by using Equilibrium Optimizer algorithm. Computers and Electrical Engineering, 89. https://doi.org/10.1016/j.compeleceng.2020.106930
Micev, M., Ćalasan, M., & Radulović, M. (2021, February 16). Optimal design of real PID plus second-order derivative controller for AVR system. 2021 25th International Conference on Information Technology, IT 2021. https://doi.org/10.1109/IT51528.2021.9390145
Mosaad, A. M., Attia, M. A., & Abdelaziz, A. Y. (2019). Whale optimization algorithm to tune PID and PIDA controllers on AVR system. Ain Shams Engineering Journal, 10(4), 755–767. https://doi.org/10.1016/j.asej.2019.07.004
ÖZGENÇ, B., AYAS, M. Ş., & ALTAŞ, İ. (2020). Otomatik Gerilim Regülatörü için Evrimsel Algoritma Tabanlı Filtreli PID Denetleyici Tasarımı. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi, 10(1), 74–90. https://doi.org/10.31466/kfbd.719953
Tabak, A. (2021). Maiden application of fractional order PID plus second order derivative controller in automatic voltage regulator. International Transactions on Electrical Energy Systems, 31(12). https://doi.org/10.1002/2050-7038.13211
Yang, Y., Chen, H., Heidari, A. A., & Gandomi, A. H. (2021). Hunger games search: Visions, conception, implementation, deep analysis, perspectives, and towards performance shifts. Expert Systems with Applications, 177. https://doi.org/10.1016/j.eswa.2021.114864

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Electrical Engineering

Journal Section

Research Article

Authors

Özay Can ^*
0000-0003-1802-3502
Türkiye

Publication Date

September 15, 2023

Submission Date

February 16, 2023

Acceptance Date

September 12, 2023

Published in Issue

Year 2023 Volume: 13 Number: 3

DOI

https://doi.org/10.31466/kfbd.1252029

IZ

https://izlik.org/JA79RP64MJ

APA

Can, Ö. (2023). Otomatik Gerilim Regülatörü Sistemi için Farklı Optimizasyon Teknikleri Ayarlı Denetleyici Tasarımı. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi, 13(3), 858-870. https://doi.org/10.31466/kfbd.1252029

AMA

1.Can Ö. Otomatik Gerilim Regülatörü Sistemi için Farklı Optimizasyon Teknikleri Ayarlı Denetleyici Tasarımı. KFBD. 2023;13(3):858-870. doi:10.31466/kfbd.1252029

Chicago

Can, Özay. 2023. “Otomatik Gerilim Regülatörü Sistemi Için Farklı Optimizasyon Teknikleri Ayarlı Denetleyici Tasarımı”. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi 13 (3): 858-70. https://doi.org/10.31466/kfbd.1252029.

EndNote

Can Ö (September 1, 2023) Otomatik Gerilim Regülatörü Sistemi için Farklı Optimizasyon Teknikleri Ayarlı Denetleyici Tasarımı. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi 13 3 858–870.

IEEE

[1]Ö. Can, “Otomatik Gerilim Regülatörü Sistemi için Farklı Optimizasyon Teknikleri Ayarlı Denetleyici Tasarımı”, KFBD, vol. 13, no. 3, pp. 858–870, Sept. 2023, doi: 10.31466/kfbd.1252029.

ISNAD

Can, Özay. “Otomatik Gerilim Regülatörü Sistemi Için Farklı Optimizasyon Teknikleri Ayarlı Denetleyici Tasarımı”. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi 13/3 (September 1, 2023): 858-870. https://doi.org/10.31466/kfbd.1252029.

JAMA

1.Can Ö. Otomatik Gerilim Regülatörü Sistemi için Farklı Optimizasyon Teknikleri Ayarlı Denetleyici Tasarımı. KFBD. 2023;13:858–870.

MLA

Can, Özay. “Otomatik Gerilim Regülatörü Sistemi Için Farklı Optimizasyon Teknikleri Ayarlı Denetleyici Tasarımı”. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi, vol. 13, no. 3, Sept. 2023, pp. 858-70, doi:10.31466/kfbd.1252029.

Vancouver

1.Özay Can. Otomatik Gerilim Regülatörü Sistemi için Farklı Optimizasyon Teknikleri Ayarlı Denetleyici Tasarımı. KFBD. 2023 Sep. 1;13(3):858-70. doi:10.31466/kfbd.1252029

The published articles in The Black Sea Journal of Sciences are licensed under Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International

Otomatik Gerilim Regülatörü Sistemi için Farklı Optimizasyon Teknikleri Ayarlı Denetleyici Tasarımı

Abstract

Keywords

The Controller Design Tuned by Numerous Optimization Techniques for Automatic Voltage Regulator System

Abstract

Keywords

References

Details

Primary Language

Subjects

Journal Section

Authors

Publication Date

Submission Date

Acceptance Date

Published in Issue

DOI

IZ

Cite