مروری بر رویکردهای نوین طراحی و تنظیم کنترل‌کننده‌های فازی PID/PI مدل آزاد

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه محقق اردبیلی

2 دانشگاه ساکاریا

3 دانشگاه آزاد اسلامی-واحد محمود آباد

4 دانشگاه تبریز

10.22034/tjee.2026.71192.5119

چکیده

به‌کارگیری کنترل‌کننده‌های خطی کلاسیک تناسبی–انتگرالی–مشتقی (PID) در سامانه‌های صنعتی به دلیل ساختار ساده و سهولت در تنظیم پارامترها، سابقه‌ای موفق و گسترده دارد. با این حال، از آنجا که این کنترل‌کننده‌های خطی دارای پارامترهای ثابت هستند، وجود عدم‌قطعیت‌ها و غیرخطی‌بودن‌های سیستم تحت کنترل می‌تواند منجر به کاهش عملکرد کنترلی شود. برای مقابله با این چالش‌ها در کاربرد کنترل‌کننده‌های PID، یکی از رویکردهای مؤثر، ادغام سامانه‌های منطق فازی (FLS) با کنترل‌کننده‌های PID و تنظیم دقیق آن‌ها است. مشابه کنترل‌کننده‌های PID، یکی از مزایای اصلی کنترل‌کننده‌های PID مبتنی بر منطق فازی این است که برای حل مسائل کنترلی به مدل ریاضی سیستم نیاز ندارند؛ از این‌رو، این کنترل‌کننده‌ها به‌عنوان راهکاری کارآمد برای کنترل طیف وسیعی از سیستم‌های غیرخطی پیچیده مطرح شده‌اند.

در این مقاله، مروری جامع بر توسعه و تحلیل کنترل‌کننده‌های PID بدون مدل که با سامانه‌های منطق فازی ترکیب شده‌اند، ارائه می‌شود. تمرکز اصلی بر کنترل‌کننده‌های PID با زمان‌بندی بهره فازی (FGPID) و PID فازی (FPID) است که دو ترکیب مهم و پرکاربرد از منطق فازی و کنترل‌کننده‌های PID به شمار می‌روند. همچنین، ساختارهای مختلف کنترل‌کننده‌های FGPID و FPID که در آن‌ها از سامانه‌های منطق فازی نوع‌یک (T1FLS)، نوع‌دو بازه‌ای (IT2FLS) و نوع‌دو عمومی (GT2FLS) به‌عنوان بخش استنتاج استفاده شده است، مورد بررسی قرار گرفته‌اند. افزون بر این، روش‌های تنظیم پارامترهای کنترل‌کننده‌های FGPID و FPID و همچنین مسائل مربوط به پایداری حلقه‌بسته آن‌ها مورد بحث و تحلیل قرار می‌گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Survey on the Recent Design and Tuning Approaches for model-free Fuzzy PID/PI Controllers

نویسندگان [English]

  • Kamran Sabahi 1
  • Ardashir Mohammadzadeh 2
  • Mehdi Tavan 3
  • Amir Aminzadeh Ghavifekr 4
1 Mohagheg Ardabili University
2 Sakarya University
3 Islamic Azad University, Mahmudabad branch, Mahmudabad, Iran
4 University of Tabriz
چکیده [English]

Proportional–Integral–Derivative (PID) controllers have been widely used in industrial systems due to their simple structure and ease of implementation. However, because the parameters of classical PID controllers are fixed, uncertainties, nonlinearities, and variations in system dynamics may degrade their control performance. To address these limitations, fuzzy logic systems (FLSs) have been incorporated into PID controllers to enhance adaptability and robustness without requiring an accurate mathematical model of the controlled plant. This paper presents a comprehensive survey of model-free fuzzy PID and PI control approaches. In particular, two widely used architectures, fuzzy gain scheduling PID (FGPID) and fuzzy PID (FPID) controllers, are reviewed and analyzed. Different implementations of these controllers based on type-1 fuzzy logic systems (T1FLS), interval type-2 fuzzy logic systems (IT2FLS), and general type-2 fuzzy logic systems (GT2FLS) are discussed. Furthermore, various tuning strategies for fuzzy parameters, including analytical methods, gradient-based learning, and evolutionary optimization algorithms, are examined. The challenges associated with parameter tuning and closed-loop stability analysis are also highlighted. The survey provides a structured overview of recent developments and identifies open research directions for improving the design, stability, and practical implementation of fuzzy PID controllers in complex nonlinear systems.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fuzzy systems
  • Machine learning
  • Learning algorithms
  • PID
  • Survey
  • Stability
مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز

مقالات آماده انتشار، اصلاح شده برای چاپ
انتشار آنلاین از تاریخ 16 اردیبهشت 1405

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار