Development of an Algorithm for an Automated Tuning System for the Pid Controller of a Servo Cylinder Based on a Mathematical Model of a Hydraulic Drive
DOI:
https://doi.org/10.22213/2410-9304-2026-1-35-42Keywords:
automation, control system, PID controller, forecasting system, servo cylinder, hydraulic system, kinematicsAbstract
The article discusses the issues of building effective automated control systems for mechanisms using a proportional-integral-differential regulator (hereinafter referred to as a PID controller) and adaptive controllers. The issues of correct application and control of the PID controller, including the task of forming a system for predicting the coefficients of the PID controller, are presented using the example of building a servo cylinder control system, that is, using the example of controlling the operation of a hydraulic system. It is shown that the most technically difficult, time-consuming and responsible stage of building an automated mechanism control system is the stage of adjusting the control action, taking into account dynamically changing input data. A control algorithm and methods for determining (selecting) coefficients are considered. An example of a software implementation of a PID controller is presented. An automated method for setting up a PID controller based on numerical optimization methods using a mathematical model of a hydraulic drive is proposed. It is shown that the formed approach makes it possible to select optimal control parameters. An example of a software implementation of a PID controller in an environment for developing algorithms in a high-level interpreted general-purpose programming language is considered separately. Special emphasis is placed on the development and practical testing of an automated method for selecting the coefficients of a PID controller based on a mathematical model of a hydraulic drive. The approach proposed in the article is based on the application of the optimization method (minimum search) - the Nelder-Mead simplex method. Numerical and simulation experiments have demonstrated that the developed automated method makes it possible to find optimal or close to optimal sets of PID controller coefficients in an acceptable time, significantly improving the quality of control, stability of operation and reducing the dependence of the result on the subjective experience of the adjuster. The results obtained can be used in the design of industrial control systems with hydraulic drives, as well as in various applications.References
Озерский А. И. Проблемы и методы совершенствования систем гидравлических приводов, работающих в тяжелых эксплуатационных условиях // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. 2015. № 2 (183). С. 69-76, DOI 10.17213/0321-2653-2015-2-69-76.
Xu R., Tan X., Wang He., Zhu Zh., Lu X., Li Ch. Stability of hydropower units under full operating conditions considering nonlinear coupling of turbine characteristics // Renewable Energy. 2024. Т. 223. С. 120009.
Курир В. И. О моделировании гидрогенератора с турбиной в MATLAB/SIMULINK // Вестник Чувашского университета. 2019. № 3. С. 133-141.
Динамика деформируемых систем, несущих движущиеся нагрузки (обзор публикаций и диссертационных исследований) / С. И. Герасимов, В. И. Ерофеев, Д. А. Колесов, Е. Е. Лисенкова // Вестник научно-технического развития. 2021. № 160. С. 25-47. DOI: 10.18411/vntr2021-160-3.
Borase R.P., Maghade D. K., Sondkar S. Y., Pawar S. N. A review of PID control, tuning methods and applications. // International Journal of Dynamics and Control. 2021, vol. 9, pp. 818-827.
Сабитов М. А., Сенкевич Л. Б. Разработка структуры нейросетевой системы автоматизированной настройки параметров ПИД-регулятора // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. 2018. № 10. С. 17-19.
Попадьин А. Н. Автоматизированная настройка ПИД-регулятора для управления следящим приводом с использованием программного пакета matlab simulink // Морской вестник. 2019. № 3 (71). С. 93-96.
Труханов К. А. Математическая модель следящего пневмопривода // Справочник. Инженерный журнал. 2022. № S7. С. 1-20.
K. David Young, Vadim I. Utkin, Umit Ozguner. A Control Engineer’s Guide to Sliding Mode Control. IEEE Transactions on control systems technology, Vol. 7, NO. 3, pp. 328-342 (1999).
Faizdrakhmanov D. G., Kolotov A. A., Karavaev Yu. L., Chernova A. A. Automating the Process of Mobile Robot Controllers Adjustment // Информационные технологии в науке, промышленности и образовании : сборник трудов Всероссийской научно-технической конференции (Ижевск, 2025 г.). С. 311-317.
Исследование эффективности применения нейросетевого оптимизатора параметров ПИД-регулятора при решении задач управления нагревательными объектами в металлургии / Ю. И. Еременко, Д. А. Полещенко, А. И. Глущенко, С. В. Солодов // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2014. Т. 57, № 7. С. 61-65.
Горбатов В. А., Горбатов А. В., Горбатова М. В. Теория автоматов : учебник для студентов втузов. М. : АСТ Издательство, 2008. 559 c.
Ким Д. П. Теория автоматического управления. Многомерные, нелинейные, оптимальные и адаптивные системы : учебник и практикум. Сер. 76 Высшее образование. 3-е изд., испр. и доп. М., 2020.
Дорф Р., Бишоп Р. Современные системы управления / пер. с анг. М. : Лаборатория базовых знаний, 2002. 1056 с.
Гаевский С. А., Ким Д. П. Настройка и оптимизация ПИД-регуляторов в системах автоматического управления // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2018. Т. 22, № 7. С. 112-125.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2026 А А Колотов

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.