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Accès ouvert déclaré 2026 article

A Schrödinger and differential evolution framework for PID based liquid level control

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Rattachement africain : tr, kw. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

In this study, a hybrid Schrödinger optimizer with differential evolution (h-SRADE) is proposed for optimal tuning of proportional–integral–derivative (PID) controllers applied to a three-tanks liquid level control system. The original Schrödinger optimizer (SRA), inspired by wave–particle duality and quantum mechanics principles, provides a balanced exploration–exploitation mechanism; however, its convergence sensitivity in the later optimization stages motivates further enhancement. To address this limitation, differential evolution mutation and crossover operators are embedded into the SRA framework, forming the proposed h-SRADE algorithm with improved refinement capability and convergence stability. The control problem is formulated using a linearized third-order model of the three-tanks liquid level system derived from mass balance principles. PID controller parameters are optimized by minimizing a composite fitness function that simultaneously accounts for percent overshoot, steady-state error, settling time, and rise time. The optimization process is conducted within predefined practical bounds to ensure controller feasibility and robust closed-loop operation. Extensive simulation studies are carried out to evaluate the performance of the proposed method. Statistical analysis, supported by a non-parametric Wilcoxon signed-rank test, confirms the statistical significance and robustness of h-SRADE over the conventional SRA. Time-domain and frequency-domain analyses demonstrate that the h-SRADE-based PID controller achieves faster settling, reduced overshoot, lower steady-state error, and satisfactory robustness margins. Furthermore, comparative studies with several state-of-the-art optimization-based PID tuning approaches reported in the literature reveal that the proposed method provides superior dynamic performance and overall control quality. The obtained results indicate that the hybridization of the Schrödinger optimizer with differential evolution effectively enhances convergence behavior and control performance. Consequently, the proposed h-SRADE framework offers a reliable and efficient simulation-based solution for PID controller tuning in liquid level systems, providing a strong foundation for future extension toward nonlinear plant models, varying operating points, and other complex engineering control applications.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
A Schrödinger and differential evolution framework for PID based liquid level control
Date Crossref
02/09/2026
Éditeur
Springer Science and Business Media LLC
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • Bursa Uludağ Üni̇versi̇tesi̇ pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Bitlis Eren University Department of Computer Engineering pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • American University of the Middle East pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Bursa Uludag University Department of Electrical and Electronic Engineering pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • College of Engineering and Technology pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure

Bursa Uludağ Üni̇versi̇tesi̇, Department of Computer Engineering — Bitlis Eren University et American University of the Middle East, avec 2 autres affiliations.

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

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