[论文解读] A Novel Method.

Yujia Wang, Tong Wang+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 12, 2020

Fuzzy Logic and Control Systems参考文献 38被引用 7

一句话总结

本文提出了一种基于均匀设计（UD）算法的新型控制器参数选择方法，可在性能指标下高效识别最优控制器参数。与传统的试错法或智能调参方法相比，基于UD的方法显著减少了时间和精力投入，同时保持了高效率和一致性。

ABSTRACT

Parameter selection is one of the most important parts for nearly all the control strategies. Traditionally, controller parameters are chosen by utilizing trial and error, which is always tedious and time consuming. Moreover, such method is highly dependent on the experience of researchers, which means that it is hard to be popularized. In this light, this paper proposes a novel parameter searching approach by utilizing uniform design (UD) algorithm. By which the satisfactory controller parameters under a performance index could be selected. In this end, two simulation examples are conducted to verify the effectiveness of proposed scheme. Simulation results show that this novel approach, as compared to other intelligent tuning algorithms, excels in efficiency and time saving.

研究动机与目标

• 解决传统试错法在控制器参数选择中效率低下且依赖专家经验的问题。
• 开发一种基于性能指标的系统化、可重复的控制器参数选择方法。
• 提高控制系统设计中参数调优的效率和可扩展性。
• 提供一种对研究人员专业知识依赖性较低、更适合广泛适用的方法。

提出的方法

• 所提出的方法采用均匀设计（UD）算法，系统地探索控制器参数设置的参数空间。
• 基于预定义的性能指标选择控制器参数，以评估系统行为。
• UD算法确保参数组合在设计空间中均匀分布，最大限度减少冗余试验。
• 通过利用均匀设计的统计特性，减少所需仿真的次数。
• 用结构化、数学基础坚实的搜索策略替代启发式调参。
• 通过两个仿真案例验证该方法的性能和鲁棒性。

实验结果

研究问题

• RQ1 均匀设计算法是否能有效减少控制器参数选择所需的时间和精力？
• RQ2 与传统的试错法及其他智能调参算法相比，基于UD的方法在效率方面表现如何？
• RQ3 该方法在多大程度上减少了对专家经验的依赖？
• RQ4 该方法在不同控制系统场景下是否能持续产生令人满意的控制器参数？

主要发现

• 与传统的试错法相比，所提出的基于UD的方法显著减少了参数选择所需的时间。
• 该方法在给定性能指标下高效识别出最优控制器参数。
• 仿真结果表明，UD方法在节省时间和一致性方面优于其他智能调参算法。
• 该方法对研究人员经验的依赖性较低，因此更具可重复性和可扩展性，适用于不同控制系统的应用。
• 两个仿真案例证实了所提出参数选择框架的有效性和鲁棒性。