Acta Infologica

GÖNDERBİLGİ
EnglishTürkçe

Araştırma Makalesi


DOI :10.26650/acin.1026494   IUP :10.26650/acin.1026494    Tam Metin (PDF)

Otomatik Gerilim Regülatör Sistemi için Deniz Yırtıcıları Algoritmasının Performans Analizi

Zeynep Garip, Murat Erhan Çimen, Ali Fuat Boz

Bu makalede otomatik gerilim regülatör sistemin oransal integral türev denetleyici optimal parametre değerlerini ayarlamak amacıyla yeni bir algoritma olan deniz yırtıcıları algoritması önerilmiştir. Önerilen algoritma ile terminal geriliminin maksimum yüzde aşımı, yerleşme süresi, yükselme süresi ve kararlı durum hatasını en aza indirmek ve optimal oransal integral türev denetleyicisi ile otomatik gerilim regülatör sisteminin geçici durum yanıtının iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Denetleyici parametrelerini ayarlamak için karesel hatanın integrali, ağırlıklı karesel hatanın integrali, zaman’ın karesel integrali ve Zwe-Lee Gaing amaç fonksiyonları kullanılmıştır. Deniz yırtıcıları algoritma tabanlı oransal-integral-türev denetleyicinin performansı, literatürde önerilen çeşitli amaç fonksiyonları kullanılarak gerçekleştirilen farklı meta-sezgisel algoritmalar tarafından uyarlanmış oransal integral türev denetleyicileri ile karşılaştırmalı analizler yapılmıştır. Bu analizler geçici tepki analizi, kök konum analizi ve sağlamlık gibi analiz yöntemleri ile gerçekleştirilmiştir. Simülasyon sonuçları, deniz yırtıcıları algoritmasıyla ayarlanan oransal integral türev kontrollü otomatik gerilim regülatör sisteminin yerleşme süresi, tepe aşımı ve kararlılık açısından daha iyi performans gösterdiğini kanıtlamıştır.

Anahtar Kelimeler: Otomatik Gerilim Regülatörü, Oransal-Integral-Türev, Deniz Yırtıcıları Algoritması, Optimizasyon
DOI :10.26650/acin.1026494   IUP :10.26650/acin.1026494    Tam Metin (PDF)

Performance Analysis of Marine Predators Algorithm for Automatic Voltage Regulator System

Zeynep Garip, Murat Erhan Çimen, Ali Fuat Boz

In this study, the emerging, novel marine predators algorithm is proposed to adjust the proportional–integral– derivative controller of the automatic voltage regulator system. With the proposed algorithm, this study aimed to minimize the maximum percent excess of the terminal voltage, settling time, rise time, and steady-state error and improve the transient response of the automatic voltage regulator system with an optimal proportional–integral– derivative controller. The integral of squared error, integral of weighted squared error, squared integral of time, and Zwe-Lee Gaing objective functions were used to set the controller parameters. The performance of the proportional–integral–derivative controller based on the marine predators algorithm was compared with those of the proportional–integral–derivative controllers adapted by different metaheuristic algorithms using various objective functions suggested in the literature. These analyses were conducted using analysis methods such as transient response, root locus, and robustness. The simulation results show better performance in terms of the settling time, over-peak, and stability of the proportional–integral–derivative-controlled automatic voltage regulator system tuned with the marine predators algorithm.

Anahtar Kelimeler: Automatic Voltage Regulator, Proportional-Integral-Derivative, Marine Predators Algorithm

PDF Görünüm

Referanslar

  • Abdel-Basset, M., El-Shahat, D., Chakrabortty, R.K. & Ryan, M. (2021). Parameter estimation of photovoltaic models using an improved marine predators algorithm, Energy Conversion and Management, 227, 113491. https,//doi.org/10.1016/j.enconman.2020.113491. google scholar
  • Ayas, M.S. (2019). Design of an optimized fractional high-order differential feedback controller for an AVR system. Electrical Engineering, 101,1221-1233. https,//doi.org/10.1007/s00202-019-00842-5. google scholar
  • Bhookya, J., Jatoth, R. K. (2019). Optimal FOPID/PID controller parameters tuning for the AVR system based on sine-cosine-algorithm. Evolutionary Intelligence, 12,725-733.https,//doi.org/10.1007/s12065-019-00290-x. google scholar
  • Bhullar, A.K., Kaur, R. & Sondhi, S. (2020). Enhanced crow search algorithm for AVR optimization. Soft Computing, 24,11957-11987.https,//doi. org/10.1007/s00500-019-04640-w. google scholar
  • Bingul, Z., & Karahan, O. (2018). A novel performance criterion approach to optimumdesign of PID controller using cuckoo search algorithm for AVR system. Journal of the Franklin Institute, 355, 5534-5559. https,//doi.org/10.1016/j.jfranklin.2018.05.056 google scholar
  • Blondin, M., Sanchis, J., Sicard P. & Herrero J.M. (2018). New optimal controller tuning method for an AVR system using a simplifed Ant Colony Optimization with a new constrained Nelder-Mead algorithm. Appl Soft Comput ,62,216-229. https,//doi.org/10.1016/j.asoc.2017.10.007 google scholar
  • Blondin, M.J., Sanchis, J. Sicard, P. & Herrero, J.M. (2018). New optimal controller tuning method for an AVR system using a simplified Ant Colony Optimization with a new constrained Nelder-Mead algorithm. Applied Soft Computing, 62, 216-229. ttps,//doi.org/10.1016/j.asoc.2017.10.007. google scholar
  • 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, 30,1991-2002. https,//doi.org/10.1007/s00521-017-3335-7. google scholar
  • Chen, X., Qi, X., Wang Z., Cui, C., Wu, B. & Yang Y. (2021) .Fault diagnosis of rolling bearing using marine predators algorithm-based support vector machine and topology learning and out-of-sample embedding. Measurement, 176,109116. https,//doi.org/10.1016/j.measurement.2021.109116. google scholar
  • Ekinci, S. & Hekimoğlu, B. (2019). Improved Kidney-Inspired Algorithm Approach for Tuning of PID Controller in AVR System. IEEE Access, 7, 21693536. http,//dx.doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2906980. google scholar
  • Faramarzi, A., Heidarinejad, M., Mirjalili, S. & Gandomi, A. H. (2020). Marine predator algorithm, a nature-inspired metaheuristic. Int J Expert Syst Appl, 52, 113377. https,//doi.org/10.1016/j.eswa.2020.11337. google scholar
  • Faramarzi, A., Heidarinejad, M., Mirjalili, S. & Gandomi, A. H. (2020). Marine Predators Algorithm, A nature-inspired metaheuristic. Expert Systems With Applications, 152, 113377. https,//doi.org/10.1016/j.eswa.2020.113377. google scholar
  • Gaing, L. (2004). A particle swarm optimization approach for optimum design of PID controller in AVR system. IEEE Trans. Energy Convers., 19(2),384-391. https,//doi.org/10.1109/TEC.2003.821821 google scholar
  • Gozde, H., & Taplamacioglu, M.C. (2011). Comparative performance analysis of artificial bee colony algorithm for automatic voltage regülatör (AVR) system. Journal of the Franklin Institute, 348, 1927-1946. http,//dx.doi.org/10.1016/j.jfranklin.2011.05.012 google scholar
  • Guvenc, U., Yiğit, T., Işık, A.H. & Akkaya İ. (2016). Performance analysis of biogeography-based optimization for automatic voltage regulator system. google scholar
  • Turk J Elec Eng & Comp Sci, 24, 1150 -1162. http,//dx.doi.org/10.3906/elk-1311-11. google scholar
  • Hekimoğlu, B. & Ekinci, S. (2018). Grasshopper Optimization Algorithm for Automatic Voltage Regulator System. 5th International Conference on Electrical and Electronics Engineering, 152-156. google scholar
  • 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. http,//dx.doi.org/10.1177/0142331218811453. google scholar
  • Li, Y., Ang, K.H. & Chong, G.C.Y. (2006). PID control system analysis and design. IEEE Control Systems Magazine, 26(1),32-41. https,//doi.org/10.1109/ TCST.2005.847331. google scholar
  • Micev, M., Calasan, M., Ali, Z.M., Hasanien, H.M. & Aleem, S.H.E. A. (2021). Optimal design of automatic voltage regulation controller using hybrid simulated annealing - Manta ray foraging optimization algorithm. Ain Shams Engineering Journal, 12, 641-657. https,//doi.org/10.1016/j.asej.2020.07.010. google scholar
  • Mohanty, P.K., Sahu, B.K. & Sidhartha Panda (2014) Tuning and Assessment of Proportional-Integral-Derivative Controller for an Automatic Voltage Regulator System Employing Local Unimodal Sampling Algorithm. Electric Power Components and Systems, 42(9), 959-969. http,//dx.doi.org/10. 1080/15325008.2014.903546 google scholar
  • Panda, S., Sahub, B.K. & Mohanty, P.K. (2012). Design and performance analysis of PID controller for an automatic voltage regulator system using simplified particle swarm optimization. Journal of the Franklin Institute, 349, 2609-2625. http,//dx.doi.org/10.1016/j.jfranklin.2012.06.008 google scholar
  • Sahib, M.A. (2015). A novel optimal PID plus second order derivative controller for AVR system. Engineering Science and Technology an International Journal, 18(2), 194-206. https,//doi.org/10.1016/j.jestch.2014.11.006. google scholar
  • Yousri, D., Hasanien, H.M. & Fathy, A. (2021). Parameters identification of solid oxide fuel cell for static and dynamic simulation using comprehensive learning dynamic multi-swarm marine predators algorithm. Energy Conversion and Management, 228, 113692. https,//doi.org/10.1016/j. enconman.2020.113692. google scholar

Atıflar

Biçimlendirilmiş bir atıfı kopyalayıp yapıştırın veya seçtiğiniz biçimde dışa aktarmak için seçeneklerden birini kullanın


DIŞA AKTAR



APA

Garip, Z., Çimen, M.E., & Boz, A.F. (2022). Otomatik Gerilim Regülatör Sistemi için Deniz Yırtıcıları Algoritmasının Performans Analizi. Acta Infologica, 6(1), 53-64. https://doi.org/10.26650/acin.1026494


AMA

Garip Z, Çimen M E, Boz A F. Otomatik Gerilim Regülatör Sistemi için Deniz Yırtıcıları Algoritmasının Performans Analizi. Acta Infologica. 2022;6(1):53-64. https://doi.org/10.26650/acin.1026494


ABNT

Garip, Z.; Çimen, M.E.; Boz, A.F. Otomatik Gerilim Regülatör Sistemi için Deniz Yırtıcıları Algoritmasının Performans Analizi. Acta Infologica, [Publisher Location], v. 6, n. 1, p. 53-64, 2022.


Chicago: Author-Date Style

Garip, Zeynep, and Murat Erhan Çimen and Ali Fuat Boz. 2022. “Otomatik Gerilim Regülatör Sistemi için Deniz Yırtıcıları Algoritmasının Performans Analizi.” Acta Infologica 6, no. 1: 53-64. https://doi.org/10.26650/acin.1026494


Chicago: Humanities Style

Garip, Zeynep, and Murat Erhan Çimen and Ali Fuat Boz. “Otomatik Gerilim Regülatör Sistemi için Deniz Yırtıcıları Algoritmasının Performans Analizi.” Acta Infologica 6, no. 1 (Apr. 2024): 53-64. https://doi.org/10.26650/acin.1026494


Harvard: Australian Style

Garip, Z & Çimen, ME & Boz, AF 2022, 'Otomatik Gerilim Regülatör Sistemi için Deniz Yırtıcıları Algoritmasının Performans Analizi', Acta Infologica, vol. 6, no. 1, pp. 53-64, viewed 26 Apr. 2024, https://doi.org/10.26650/acin.1026494


Harvard: Author-Date Style

Garip, Z. and Çimen, M.E. and Boz, A.F. (2022) ‘Otomatik Gerilim Regülatör Sistemi için Deniz Yırtıcıları Algoritmasının Performans Analizi’, Acta Infologica, 6(1), pp. 53-64. https://doi.org/10.26650/acin.1026494 (26 Apr. 2024).


MLA

Garip, Zeynep, and Murat Erhan Çimen and Ali Fuat Boz. “Otomatik Gerilim Regülatör Sistemi için Deniz Yırtıcıları Algoritmasının Performans Analizi.” Acta Infologica, vol. 6, no. 1, 2022, pp. 53-64. [Database Container], https://doi.org/10.26650/acin.1026494


Vancouver

Garip Z, Çimen ME, Boz AF. Otomatik Gerilim Regülatör Sistemi için Deniz Yırtıcıları Algoritmasının Performans Analizi. Acta Infologica [Internet]. 26 Apr. 2024 [cited 26 Apr. 2024];6(1):53-64. Available from: https://doi.org/10.26650/acin.1026494 doi: 10.26650/acin.1026494


ISNAD

Garip, Zeynep - Çimen, MuratErhan - Boz, AliFuat. “Otomatik Gerilim Regülatör Sistemi için Deniz Yırtıcıları Algoritmasının Performans Analizi”. Acta Infologica 6/1 (Apr. 2024): 53-64. https://doi.org/10.26650/acin.1026494



ZAMAN ÇİZELGESİ


Gönderim20.11.2021
Kabul28.03.2022
Çevrimiçi Yayınlanma16.05.2022

LİSANS


Attribution-NonCommercial (CC BY-NC)

This license lets others remix, tweak, and build upon your work non-commercially, and although their new works must also acknowledge you and be non-commercial, they don’t have to license their derivative works on the same terms.


PAYLAŞ




İstanbul Üniversitesi Yayınları, uluslararası yayıncılık standartları ve etiğine uygun olarak, yüksek kalitede bilimsel dergi ve kitapların yayınlanmasıyla giderek artan bilimsel bilginin yayılmasına katkıda bulunmayı amaçlamaktadır. İstanbul Üniversitesi Yayınları açık erişimli, ticari olmayan, bilimsel yayıncılığı takip etmektedir.