Response Behavior of a Control System for a Single-Beam Twin-Propeller Vertical Balancing Flight Model Using a P, PI, PD, and PID Controller

Main Article Content

Somjate Bunchuen
Channarong Thaoarsa
Woranat Changto
Nattawut Kamlueng
Thaweesak Worachak
Poth Chaiaye
Nattapong Nernchad
Thanapoom Fuangpian
Umaporn Chanthima

Abstract

This research aims to develop a single-beam twin-propeller vertical balancing flight model and compare the response behaviors of the system controlled by four controller types: P, PI, PD, and PID controllers. In the experiments, the beam equilibrium position was set to 90°.  The response tests were then conducted at reference angles of 110°, 120°, and 130°. The system performance was evaluated in terms of overshoot, settling time, and steady-state error. At the reference angle of 110 °, the PD controller provided the best overshoot performance, with an overshoot of 0.50%, a settling time of 2.01 s, and a steady-state error of 0.55 °. Meanwhile, the PID controller produced an overshoot of 1.86%, a settling time of 2.43 s, and a steady-state error of 1.90 °. At the reference angle of 120 °, the PD controller achieved the lowest overshoot of 0.41%, with a settling time of 4.02 s and a steady-state error of 0.45 °. At the reference angle of 130 °, the PD controller produced an overshoot of 3.73%, a settling time of 1.15 s, and a steady-state error of 4.10 °. The PID controller produced an overshoot of 6.04%, a settling time of 2.97 s, and a steady-state error of 3.20 °. The experimental results show that the PD controller is the most suitable for reducing overshoot and achieving a fast response, while the PID controller can compensate for steady-state error.

Downloads

Download data is not yet available.

Article Details

How to Cite
Bunchuen, S., Thaoarsa, C., Changto, W., Kamlueng, N., Worachak, T., Chaiaye, P., Nernchad, N., Fuangpian, T., & Chanthima, U. (2026). Response Behavior of a Control System for a Single-Beam Twin-Propeller Vertical Balancing Flight Model Using a P, PI, PD, and PID Controller. Kalasin University Journal of Science Technology and Innovation, 5(2), 36–50. https://doi.org/10.14456/ksti.2026.18
Section
Research Articles

References

ทินกร เขียวรี. การควบคุมความสูงระดับเพดานบินโดยใช้ตัวควบคุมแบบปรับตัวเองได้ร่วมกับตัวสังเกตคาลมานสำหรับเครื่องบิน 4 ใบพัดขนาดเล็ก. วารสารวิชาการ มทร.สุวรรณภูมิ. 2561; 6(2): 148-156. https://li01.tci-thaijo.org/index.php/rmutsb-sci/article/view/149110

กำจัด ใจตรง, สงกรานต์ ภารกุล, ณรงค์ฤทธิ์ ยิ้มเจริญพรสกุล. การควบคุมความเร็วรอบของเซอร์โวมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงด้วยตัวควบคุมแบบพีไอดีโดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ตระกูล PIC. วารสารวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มทร.สุวรรณภูมิ. 2564; 5(1): 78-86. https://ph03.tci-thaijo.org/index.php/JSciTech/article/view/344

ภูมิพัฒน์ ก๋าคำ, ชัชวาล มงคล, จักรพันธ์ ปิ่นทอง, เสกสรรค์ สุชัยพร. การพัฒนาตัวควบคุมพีไอและพีไอดีบนอีเอสพี 32 สำหรับการควบคุมความเร็วมอเตอร์เหนี่ยวนำสามเฟสด้วยอินเวอร์เตอร์ร่วมกับตัวกรองคาลมาน. วารสารวิชาการเทคโนโลยีอุตสาหกรรมและวิศวกรรม มหาวิทยาลัยราชภัฏพิบูลสงคราม. 2568; 7(3): 392-406. https://ph02.tci-thaijo.org/index.php/psru-jite/article/view/262567

ครรชิต ภาวนานนท์, ดวงกมล อังอำนวยศิริ, กมลวรรณ วงศ์วุฒิ, กฤชนันท์ เจริญสุข. การออกแบบและควบคุมหุ่นยนต์ดุลยภาพด้วยตัวควบคุมแบบพื้นฐาน โดยใช้โปรแกรม MATLAB Simulink. วารสารวิชาการเทคโนโลยีอุตสาหกรรม : มหาวิทยาลัยราชภัฏสวนสุนันทา. 2565; 10(2): 9-22. https://ph01.tci-thaijo.org/index.php/fit-ssru/article/view/248385

กฤชนันท์ เจริญสุข, กมลวรรณ วงศ์วุฒิ, ดวงกมล อังอำนวยศิริ, ครรชิต ภาวนานนท์. การออกแบบและควบคุมสำหรับหุ่นยนต์ดุลยภาพด้วยตัวควบคุมพีดี และแอลคิวอาร์ โดยใช้โปรแกรม Simulink. Journal of Engineering and Digital Technology (JEDT). 2565; 10(2): 81-96. https://ph01.tci-thaijo.org/index.php/TNIJournal/article/view/248456

ชนะพันธ์ ศรีจันทร์, ณัฐวุฒิ เดไปวา. ระบบควบคุมทิศทางแรงขับเสริมเพื่อเพิ่มความเร็วในการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าสําหรับอากาศยานไร้คนขับแบบปีกหมุนสี่ใบพัด. Engineering and Technology Horizons. 2567; 41(1): 410112. https://doi.org/10.55003/ETH.410112

เจนวิทย์ คำพูล. การสร้างแบบจำลองและการจำลองคุณลักษณะทางพลวัตในการบินของ อากาศยานไร้คนขับขนาดเล็ก Sky Surfer. วารสารวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีนายเรืออากาศ. 2561; 14(1): 86-97. https://ph02.tci-thaijo.org/index.php/nkrafa-sct/article/view/159334

ณัฐพงษ์ รื่นฤดีพันธ์, ยศเดช กนกเมธากุล, ณัญธิวัฒน์ พลดี, สุจินต์ บุรีรัตน์. การออกแบบระบบควบคุมวงในของอากาศยานไร้คนขับแบบปีกตรึงโดยใช้เมตาฮิวริสติกส์. วารสารวิจัย มข. ฉบับบัณฑิตศึกษา. 2565; 22(3): 161-173. https://ph02.tci-thaijo.org/index.php/gskku/article/view/244744

ศุภโชค ตันติวิวัทน์. การออกแบบและควบคุมอากาศยานไร้คนขับแบบ 5 ใบพัดหมุน โดยมีใบพัดคู่ควบตรงกลางที่สามารถปรับความเอียงได้ 2 ทิศทาง (วิทยานิพนธ์วิศวกรรมศาสตรดุษฎีบัณฑิต). วิศวกรรมเครื่องกล, วิศวกรรมศาสตร์. จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย; 2566. https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/10278

Chaudhary S, Kumar A. Control of Twin Rotor MIMO System using PID and LQR Controller. Journal of Aircraft and Spacecraft Technology. 2019; 3(1): 211-220. https://doi.org/10.3844/jastsp.2019.211.220

Almtireen N, Elmoaqet H, Ryalat M. Linearized Modelling and Control for a Twin Rotor System. Automatic Control and Computer Sciences. 2018; 52(6) :539-551. https://doi.org/10.3103/S0146411618060020

วิสิทธิ์ ลุมชะเนาว์, ธนกร ดุจเพ็ญ. การพัฒนาเครื่องอบแห้งแบบพ่นฝอยสำหรับจิ้งหรีด ด้วยระบบควบคุมอุณหภูมิอัตโนมัติแบบพีไอดี. วารสารวิชาการเทคโนโลยีอุตสาหกรรม : มหาวิทยาลัยราชภัฏสวนสุนันทา. 2568; 13(1): 27-39. https://ph01.tci-thaijo.org/index.php/fit-ssru/article/view/259485

ราเชณ คณะนา, อิทธิพงศ์ ชัยสายัณห์. การออกแบบวงจรตัวควบคุมพีไอดีเอแบบอเนกประสงค์ และการประยุกต์ใช้งาน. วารสารสายวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเอเชียอาคเนย์. 2562; 5(1): 41-48. https://ph01.tci-thaijo.org/index.php/saujournalst/article/view/200828

สัตถาภูมิ ไทยพานิช, ไพศาล แห้วเพ็ชร, ดนุพล คำปัญญา. การออกแบบตัวควบคุมไอ-พีดีอย่างเหมาะสมเพื่อลดการขยายตัวของสัญญาณควบคุมด้วยขั้นตอนวิธีการถ่ายละอองเรณูดอกไม้สำหรับการควบคุมความเร็วมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง. วารสารสหวิชาการงานวิจัยและนวัตกรรมสังคม. 2568; 1(3): 1-18. https://so10.tci-thaijo.org/index.php/MRSI/article/view/2780