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A Comparative Analysis of Metaheuristic Algorithms for Enhanced Parameter Estimation on Inverted Pendulum System Dynamics
Indexado
WoS WOS:001245384300001
Scopus SCOPUS_ID:85195789288
DOI 10.3390/MATH12111625
Año 2024
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



This research explores the application of metaheuristic algorithms to refine parameter estimation in dynamic systems, with a focus on the inverted pendulum model. Three optimization techniques, Particle Swarm Optimization (PSO), Continuous Genetic Algorithm (CGA), and Salp Swarm Algorithm (SSA), are introduced to solve this problem. Through a thorough statistical evaluation, the optimal performance of each technique within the dynamic methodology is determined. Furthermore, the efficacy of these algorithms is demonstrated through experimental validation on a real prototype, providing practical insights into their performance. The outcomes of this study contribute to the advancement of control strategies by integrating precisely estimated physical parameters into various control algorithms, including PID controllers, fuzzy logic controllers, and model predictive controllers. Each algorithm ran 1000 times, and the SSA algorithm achieved the best performance, with the most accurate parameter estimation with a minimum error of 0.01501 N m and a mean solution error of 0.01506 N m. This precision was further underscored by its lowest standard deviation in RMSE (1.443 99 x 10-6 N m), indicating remarkable consistency across evaluations. The 95% confidence interval for error corroborated the algorithm's reliability in deriving optimal solutions.

Revista



Revista ISSN
Mathematics 2227-7390

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Disciplinas de Investigación



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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Sanin-Villa, Daniel Hombre Inst Tecnol Metropolitano - Colombia
Instituto Tecnológico Metropolitano - Colombia
2 Rodriguez-Cabal, Miguel Angel - Inst Tecnol Metropolitano - Colombia
Instituto Tecnológico Metropolitano - Colombia
3 Grisales-Norena, L. F. Hombre Universidad de Talca - Chile
4 Ramirez-Neria, Mario - Univ Iberoamer - México
Universidad Iberoamericana - México
5 Tejada, Juan C. - Univ EIA - Colombia
Universidad EIA - Colombia

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Financiamiento



Fuente
Universidad EIA
Universidad EAN
InIAT Instituto de Investigacion Aplicada y Tecnologia Universidad Iberoamericana Ciudad de Mexico

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Agradecimientos



Agradecimiento
This research was supported by InIAT Instituto de Investigacion Aplicada y Tecnologia Universidad Iberoamericana Ciudad de Mexico under Project DINVP-051 and Universidad EIA under Project INV-CO-049-2023.
This research was supported by InIAT Instituto de Investigaci\u00F3n Aplicada y Tecnolog\u00EDa Universidad Iberoamericana Ciudad de M\u00E9xico under Project DINVP-051 and Universidad EIA under Project INV-CO-049-2023.

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