Αλγόριθμοι βελτιστοποίησης ελεγκτών PID που χρησιμοποιούνται στον έλεγχο μη επανδρωμένων οχημάτων ρομποτικών σμηνών

Abstract

Η εργασία αυτή έχει ως σκοπό την ανάλυση και την αποσαφήνιση των ελεγκτών PID, καθώς επίσης των αλγόριθμων βελτιστοποίησης ελεγκτών PID. Έτσι, στην εργασία γίνεται μια λεπτομερή αναφορά σε αυτά τα δύο θέματα και στην χρήση των αλγόριθμων στα ρομποτικά σμήνη. Ο PID ελεγκτής είναι ένας μηχανισμός που χρησιμοποιείται συχνά σε μονάδες βιομηχανικού ελέγχου και έχει τρεις όρους (τον αναλογικό, τον παραγωγικό και τον ολοκληρωτικό). Η βελτιστοποίηση των ελεγκτών PID γίνεται με διάφορους αλγόριθμους. Μια από αυτές τις κατηγορίες είναι οι γενετικοί αλγόριθμοι. Οι γενετικοί αλγόριθμοι ανήκουν στον κλάδο της επιστήμης υπολογιστών και αποτελούν μια μέθοδος αναζήτησης βέλτιστων λύσεων σε συστήματα που μπορούν να οριστούν ως μαθηματικό πρόβλημα. Είναι χρήσιμοι σε προβλήματα που περιέχουν πολλές παραμέτρους, αλλά και σε προβλήματα όπου δεν υπάρχει αναλυτική μέθοδος που να μπορεί να βρει τον καλύτερο συνδυασμό των τιμών των μεταβλητών, ώστε το υπό εξέταση σύστημα να αντιδρά με όσο το δυνατόν καλύτερο τρόπο. Άλλη κατηγορία είναι οι εξελικτικοί αλγόριθμοι. Οι εξελικτικοί αλγόριθμοι είναι ένα πεδίο της εξελικτικής πληροφορικής. Επίσης, γίνεται αναφορά στους αλγόριθμους βελτιστοποίησης σμήνους, όπως, η νοημοσύνη σμήνους, η βελτιστοποίηση με σμήνος σωματιδίων και η νέα τροχιακή μέθοδος βελτιστοποίησης, με χρήση εξελικτικών τελεστών. Τέλος, παρουσιάζονται τα ρομποτικά σμήνη. Με την έννοια ρομποτικά σμήνη εννοούμε την μελέτη του τρόπου συντονισμού μεγάλων ομάδων, σχετικά απλών ρομπότ, μέσω της χρήσης τοπικών κανόνων. Τα ρομποτικά σμήνη έχουν εμπνευστεί από κοινωνίες εντόμων, τα οποία εκτελούν εργασίες που δεν μπορεί να εκτελέσει ένα άτομο μόνο του.