Vše

Co hledáte?

Vše
Projekty
Výsledky výzkumu
Subjekty

Rychlé hledání

  • Projekty podpořené TA ČR
  • Významné projekty
  • Projekty s nejvyšší státní podporou
  • Aktuálně běžící projekty

Chytré vyhledávání

  • Takto najdu konkrétní +slovo
  • Takto z výsledků -slovo zcela vynechám
  • “Takto můžu najít celou frázi”

Quadratic interpolation optimization-based 2DoF-PID controller design for highly nonlinear continuous stirred-tank heater process

Identifikátory výsledku

  • Kód výsledku v IS VaVaI

    <a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F61989100%3A27240%2F25%3A10257829" target="_blank" >RIV/61989100:27240/25:10257829 - isvavai.cz</a>

  • Nalezeny alternativní kódy

    RIV/61989100:27730/25:10257829

  • Výsledek na webu

    <a href="https://www.nature.com/articles/s41598-025-01379-3" target="_blank" >https://www.nature.com/articles/s41598-025-01379-3</a>

  • DOI - Digital Object Identifier

    <a href="http://dx.doi.org/10.1038/s41598-025-01379-3" target="_blank" >10.1038/s41598-025-01379-3</a>

Alternativní jazyky

  • Jazyk výsledku

    angličtina

  • Název v původním jazyce

    Quadratic interpolation optimization-based 2DoF-PID controller design for highly nonlinear continuous stirred-tank heater process

  • Popis výsledku v původním jazyce

    Temperature control in continuous stirred tank heater (CSTH) systems is essential for ensuring energy efficiency, safety, and product quality in industrial processes. However, the nonlinear dynamics and external disturbances make conventional proportional-integral-derivative (PID) control inadequate for reliable operation. This study presents a novel two-degrees-of-freedom PID (2DoF-PID) controller optimized using the quadratic interpolation optimization (QIO) algorithm to enhance CSTH temperature regulation. The QIO-based approach allows independent tuning for setpoint tracking and disturbance rejection, overcoming the limitations of classical PID controllers. Extensive nonlinear time-domain simulations, reference tracking, and disturbance rejection tests demonstrate the superior performance of the proposed controller in terms of reduced overshoot, faster settling time, and minimal steady-state error. Furthermore, comparative evaluations with traditional tuning methods (Murrill and Rovira) and several state-of-the-art metaheuristic optimizers (DE, PSO, FLA, MGO) validate the effectiveness and robustness of the QIO-optimized strategy. This work introduces a pioneering application of the QIO algorithm in industrial temperature control, offering a scalable and cost-efficient solution for complex nonlinear systems.

  • Název v anglickém jazyce

    Quadratic interpolation optimization-based 2DoF-PID controller design for highly nonlinear continuous stirred-tank heater process

  • Popis výsledku anglicky

    Temperature control in continuous stirred tank heater (CSTH) systems is essential for ensuring energy efficiency, safety, and product quality in industrial processes. However, the nonlinear dynamics and external disturbances make conventional proportional-integral-derivative (PID) control inadequate for reliable operation. This study presents a novel two-degrees-of-freedom PID (2DoF-PID) controller optimized using the quadratic interpolation optimization (QIO) algorithm to enhance CSTH temperature regulation. The QIO-based approach allows independent tuning for setpoint tracking and disturbance rejection, overcoming the limitations of classical PID controllers. Extensive nonlinear time-domain simulations, reference tracking, and disturbance rejection tests demonstrate the superior performance of the proposed controller in terms of reduced overshoot, faster settling time, and minimal steady-state error. Furthermore, comparative evaluations with traditional tuning methods (Murrill and Rovira) and several state-of-the-art metaheuristic optimizers (DE, PSO, FLA, MGO) validate the effectiveness and robustness of the QIO-optimized strategy. This work introduces a pioneering application of the QIO algorithm in industrial temperature control, offering a scalable and cost-efficient solution for complex nonlinear systems.

Klasifikace

  • Druh

    J<sub>imp</sub> - Článek v periodiku v databázi Web of Science

  • CEP obor

  • OECD FORD obor

    20200 - Electrical engineering, Electronic engineering, Information engineering

Návaznosti výsledku

  • Projekt

    <a href="/cs/project/TN02000025" target="_blank" >TN02000025: Národní centrum pro energetiku II</a><br>

  • Návaznosti

    P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Ostatní

  • Rok uplatnění

    2025

  • Kód důvěrnosti údajů

    S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Údaje specifické pro druh výsledku

  • Název periodika

    Scientific Reports

  • ISSN

    2045-2322

  • e-ISSN

    2045-2322

  • Svazek periodika

    15

  • Číslo periodika v rámci svazku

    1

  • Stát vydavatele periodika

    US - Spojené státy americké

  • Počet stran výsledku

    17

  • Strana od-do

    nestránkováno

  • Kód UT WoS článku

    001501681500045

  • EID výsledku v databázi Scopus