به تازگی تحقیقات بسیاری در زمینه طراحی کنترلر PID انجام شده است. موضوع بحث شده برخی از مقالات، کنترل سرعت ماشین های الکتریکی است که از الگوریتم های گوناگونی برای بهینه سازی کنترولر مدنظر استفاده شده است و همواره یکی از مهم ترین چالش ها در این حوزه، طراحی کنترولری با درجه آزادی بالا است. در این مقالات، بیشتر تمرکز بر جست وجوی الگوریتمی با نتایج بهینه تر نسبت به سایرین است تا پارامترها را به گونه ای مناسب تر تخمین بزند. در برخی از مقالات، پارامترهای کنترولر PID به کمک الگوریتم بهبودیافته PSO، تعیین و بهینه سازی شده اند و الگوریتم PSO آشوبی معرفی شده و برای تعیین پارامترهای کنترلی بهینه کنترولر PID به کارگرفته شده است. در تمامی مراجع، روش کار به گونه ای بوده که اهمیت متغیرهای هدف مساله مدنظر به یک اندازه اهمیت داشته است، اما در این پژوهش به کمک الگوریتم هایبرید PSO-NM این متغیرها وزن دهی شدند. درواقع، به جای سه پارامتر برای بهینه سازی، الگوریتم هایبرید اجتماع ذرات و نلدرمید وزن های مربوط به پارامترهای هدف را هم جزء پارامترهایی به حساب می آورد که باید بهینه شوند.

در این مقاله، دو کنترلر ردیابی موقعیت بر اساس روش مدولاسیون پهنای باند برای عملگر نیوماتیکی متشکل از یک سیلندر دوطرفه کنترل شده به وسیله شیرهای سلنوئیدی دو وضعیتی و سه راهه قطع / وصل ارایه شده است. کنترلر اول یک کنترلر PID معمولی است که بهره های آن از روش زیگلر - نیکولز تعیین شده اند. کنترلر دوم، یک کنترلر مود لغزشی است که بر پایه مدل ریاضی ارایه شده و بر اساس الگوریتم PWM خاصی برای غلبه بر برخی عوامل غیرخطی کننده، مثل زمان مرده، در اثر تاخیر زمانی به هنگام باز و بسته شدن شیرها و باند مرده به علت چسبندگی پیستون با جداره سیلندر، طراحی شده است. نتایج کنترلر PID در تست های تجربی سیستم حلقه بسته نشان دهنده مناسب بودن الگوریتم PWM در کنترل سیستم های سرونیوماتیک با دقت بالاست. مقادیر خطاهای حالت ماندگار در پاسخ کنترلر PID به ورودی های پله، نزدیک به میزان دقت قابل اندازه گیری برای موقعیت پیستون در سیستم سرونیوماتیک ساخته شده (0.12 mm) می باشد. مقایسه مقادیر خطای ماکزیمم و جذر میانگین مربعات خطا (RMS) در نتایج تست های حلقه بسته سیستم، در پاسخ به ورودی های سینوسی با فرکانس های مختلف، نشان می دهد کنترلر مواد لغزشی نسبت به کنترلر PID توانایی و دقت بالاتری دارد. این روند، در جایی که فرکانس مسیر ورودی افزایش می یابد، بیشتر محسوس است. این روش در مقایسه با سایر کارهایی هم که در آنها از ریشه های تناسبی استفاده شده، نتایج بهتری را نشان می دهد.

در این مقاله، استفاده از کنترل کننده PID جهت کنترل یک مدل از کوادروتور دارای دینامیک غیرخطی، مورد بررسی قرار می گیرد. در همین راستا، چهار روش متمایز جهت تنظیم پارامترهای این کنترلر مورد بررسی و مقایسه قرار می گیرد. این چهار تکنیک شامل تکنیک های برخط الگوریتم شبکه عصبی، استنتاج فازی و تکنیک های خارج خط الگوریتم بهینه سازی ژنتیک و تجمع ذرات می گردند. در پایان اما با توجه به نتایج حاصل از شبیه سازی عددی و نیز نتایج حاصل از مقایسه یک تابع هزینه پیش تعریف مربعی محاسبه شده در هریک از حالات استفاده از این تکنیک های تنظیم پارامترها در حضور یک اغتشاش نسبتاً بزرگ با دامنه و فرکانس انتخاب شده که در کل زمان شبیه سازی، سیستم را تحت تأثیر قرار می دهد، نشان داده می شود بطور کلی، رسته ی الگوریتم های برخط، به ویژه با وجود اغتشاش مذکور، از آن جا که ضرایب کنترلی سیستم حلقه-بسته را در هر گام زمانی از شبیه سازی عددی، به صورت لحظه ای بروزرسانی می کنند، عملکرد بهتری در کنترل دینامیک سیستم از خود نشان می دهد.

ارتعاش در ماشین کاری یکی از مهم ترین محدودیت های تولید است. این ارتعاش منجر به افزایش هزینه های ماشین کاری، کاهش دقت قطعات و کاهش عمر ابزار برشی می شود. کنترل فعال یکی از روش های مرسوم برای مقابله با ارتعاش در ماشین کاری است ولی طراحی یک کنترلر بهینه برای فرآیند ماشین کاری به دلیل عوامل ناشناخته در سیستم یک مشکل چالش برانگیز است. روش کنترلی DVF با حجم محاسباتی پایین و قابلیت بالا در افزایش عملکرد ابزار برشی، روش موثری است ولی به دلیل افزایش توان کنترلی می تواند موجب اشباع عملگر شود، بنابراین یک روش بهینه کنترلی نیست. هدف این پژوهش پیاده سازی کنترل PID غیرخطی برای افزایش کارآیی و بهبود عملکرد کنترل فعال ارتعاش روی یک ابزار داخل تراش است. نتایج آزمون های کنترل ضربه نشان می دهد که الگوریتم کنترلی PID غیرخطی کسری در کاهش ارتعاش و افزایش میرایی سازه دارای عملکرد مطلوبی است. با استفاده از معیارهای عملکرد کنترلر می توان توان کسری بهینه برای کنترلر PID غیرخطی را به نحوی انتخاب کرد که علاوه بر افزایش میرایی ابزار، منجر به کاهش توان مصرفی شده و در نتیجه از اشباع عملگر جلوگیری شود. نتایج آزمون های برشی نیز نشان می دهد که کنترلر PID غیرخطی با کاهش ولتاژ کنترلی و توان مصرفی عملگر نسبت به کنترلر DVF، منجر به افزایش محدوده ماشین کاری پایدار می شود. همچنین کنترلر پیشنهادی در هنگام وقوع اغتشاش های ضربه ای در فرآیند ماشین کاری از جمله درگیری اولیه ابزار منجر به کاهش قابل توجه قله ولتاژ کنترلی می شود.