I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   20 ,   N o .   3 D e c e m b e r   20 20 ,   pp .   1653 ~ 1664   IS S N :   2 502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 20 .i 3 . pp 165 3 - 1664             1653       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   E x p e r i m e n t a l   si m p l i f i e d   r u l e   o f   se l f   t u n i n g   f u z z y   l o g i c - m o d e l   r e f e r e n c e   a d a p t i v e   sp e e d   c o n t r o l l e r   f o r   i n d u c t i o n   m o t o r   d r i v e       M . Z .   I s m ai l ,   M . H . N .   T al i b ,   Z.   I b r ah i m ,   J .   M at   La z i ,   Z .   R as i n   F a c ul t y   o f   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng ,   U ni v e r s i t i   T e kn i ka l   M a l a y s i a   M e l a k a ,   M a l a y s i a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e F e b   2 ,   20 20   R e v i s e M a y   4 ,   202 0   A c c e pt e M a y   25 ,   20 20       F uz z y   l og i c   c o nt r o l l e r   ( F L C )   ha s   s ho w e xc e l l e nt   p e r f o r m a nc e   i de a l i ng   w i t h   t he   no n - l i ne a r i t y   a nd  c o m pl e x   dy na m i c   m o de l   o f   t he   i n duc t i o m o t o r .   H o w e v e r ,   a   c o nv e nt i o na l   c o ns t a n t   pa r a m e t e r   F L C   ( C P F L )   w i l l   no t   be   a bl e   t o   pr o v i de g oo c ov e r a g e   pe r f o r m a nc e   f o r   a   w i d e   s pe e r a ng e   o pe r a t i o w i t a   s i ng l e   t uni ng   pa r a m e t e r .   T he r e f o r e ,   t h i s   pa p e r   pr o po s e a   s e l f   t un i ng   m e c ha ni s m   F L C   a pp r o a c b y   m o de l   r e f e r e nc e   a da p t i v e   c o nt r o l l e r   ( S T - M R A C )   t o   c o nt i nuo us l y   a l l o w   t o   a dj us t   t he   pa r a m e t e r s .   D ue   t o   r e a l   t i m e   ha r dw a r e   a ppl i c a t i o n,   t h e   do m i n a nt   r ul e s   s e l e c t i o m e t ho f o r   s i m p l i f i e d   r ul e s   h a s   b e e i m pl e m e n t e a s   p a r t   o f   t he   r e duc i ng   c o m put a t i o n a l   bu r d e n.   E xpe r i m e nt   r e s u l t s   v a l i da t e   a   g oo pe r f o r m a nc e   o f   t he   S T - M R A C   c om pa r e d   t o   t he   C P F L   f o r   t he   s pe e pe r f o r m a nc e   i t e r m s   o f   t he   w i d e   r a ng e   o f   o pe r a t i o ns   a nd   d i s t u r ba nc e   s ho w e d   r e m a r ka b l e   pe r f o r m a nc e .       Ke y w or ds :   F uz z y   L o gi c     F uz z y   L o g i c   C o nt r o l l e r     M o de l   R e f e r e nc e   A da p t i v e   C o nt r o l l e r     C opy r i gh t   ©   20 20   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   F a c ul t y   of   E l e c t r i c a l   E n g i n e e ri n g,     U n i v e r s i t i   T e kni ka l   M a l a y s i a   M e l a ka ,     D uri a T u n gg a l   7610 0,   M a l a y s i a .     E m a i l :   m_ z a m a ni _ i s m a i l @ y a h o o . c o m       1.   I N TR O D U C TI O N   T w o   t y p e s   of   A a n D C   e l e c t ri c   m o t o r s   ha v e   b e e n   i nt r o du c e s i n c e   t h e   19 30s .   T h e   a dv a n t a ge s   of  t h e   A m o t o r   a r e   s i m pl e   s t r uc t u r e ,   l o w   e n v i r o n m e n t a l   de pe nde n c e   a n e a s i e r   t o   m a i nt e na n c e   c o m pa r e t o   t h e   D m o t o r   [1 ] .   A m o t o r s   a r e   ge n e ra l l y   i s   i n d uc t i o m o t o (IM ),   w h i c h   a r e   us e r o ut i n e l y   us e i n   v a r i o us   f i e l ds   s uc h   a s   a g ri c ul t u r e ,   t r a n s po r t ,   m a nuf a c t u r i n g   a nd  o t he r   d a i l y   l i f e   [2] .   W i t t h e   hi g de v e l o pm e n t   o pow e r   e l e c t r o ni c s   a n d   m i c r o e l e c t r o ni c s   t e c hn o l o g y ,   m o r e   a dv a n c e c o n t r o l   s t ra t e g i e s   c a b e   us e d.   F o r   t h e   hi g h - pe r f o r m a n c e   d r i v e   s y s t e m ,   t h e   v e c t o r   c o n t r o l   t e c hni qu e   pr o v i de s   e xc e l l e n t   dy n a m i c   r e s po n s e   a n go o d   c o n t r o l l a b i l i t y   fo r   IM   d r i v e .   B e s i de s ,   i t   off e r s   a   s i m pl e   de s i gn   a n i m p l e m e nt a t i o n   [ 3] .   B y   pr ov i di ng  de c o upl i n o f   t o r que   a n f l ux  c o n t r o l   de m a n ds ,   v e c t o r   c o n t ro l   c a n   e xe c ut e   a A s i m i l a r   t o   a   s e pa ra t e l y   D C   m o t o r   d ri v e .   It   o pe r a t e s   w i t h o ut   s a c r i f i c i n g   t h e   q ua l i t y   of   d y na m i c   pe r f o r m a n c e   [4] .   T h e   s pe e c o n t r o l l e r   pl a y s   a n   i m po r t a n t   r o l e   i n   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   IM s   dr i v e .   Co n v e n t i o na l   s pe e c o n t r o l l e r s   i n   IM s   d r i v e   s y s t e m   h a v e   b e e n   c o n t r o l l e by   pr o po r t i o n a l   i n t e g ra l   (P I)  a n p r o po r t i o na l   i n t e g r a l   de r i v a t i v e   (P ID f o r   a   l o n t i m e   a go .   S e v e r a l   r e s e a rc h e r s   c l a i m   t h i s   c o nt r o l l e h a s   s i m p l e   s t r uc t u r e s ,   l o w   c o m put a t i o n,   a n s a t i s f a c t o r y   p e r f o r m a n c e   fo r   a   w i de   ra n ge   o o pe r a t i n c o n di t i o n s   [5 6] .   H ow e ve r ,     t h i s   c o n t r o l l e i s   v e r y   m uc i n f l ue n c e   by   t h e   pl a nt   pa ra m e t e rs   a n m a y   di ff i c ul t   t o   ge t   t h e   ri g ht   t u n i ng  v a l ue s     [7 - 9] .   T hi s   i s   d ue   t o   t h e   l i m i t e a b i l i t y   t o   h a n d l e   t h e   n o n - l i n e a ri t i e s   b e h a v i o ur  a n d   c o m pl e dy n a m i c   m o de l ,   e s pe c i a l l y   w h e n   de a l i n w i t h   t h e   t hr e e   pha s e   i n duc t i o n   m o t o r   [10 11] .   F u z z y   l o gi c   c o n t r o l l e r   (F L C)  w a s   pr o po s e a s   a n   a l t e rna t i v e   a n b e c o m e   a   s uc c e s s f ul   s o l ut i o n   t o   t h e   IM   d r i v e   [12 13] .   O v e r   t h e   l a s t   f e w   de c a de s ,   F L h a s   r e c e i ve gr e a t   a t t e n t i o n   f o r   IM   dri v e   a ppl i c a t i o n   b e c a us e   t o   i t s   r o b us t n e s s ,   l e s s   pa ra m e t e r   s e n s i t i v i t y   a n d   pe r f o r m a n c e   i m p r o v e m e n t   c o m pa r e d   t o   t h e   c o n v e n t i o na l   P c o nt r o l l e r   [1 0 14] .   F L i s   a   h e u r i s t i c   c o n t r o l   m e t h o t ha t   w i l l   b e   a b l e   t o   e m b e d   t h e   ke y   e l e m e n t s   o f   h um a n   k n o w l e dg e   i n   de s i g n i ng  a   n o n l i n e a r   c o n t r o l l e r.   T h e   c r i s ps   s pe e e rr o r   s i gna l   w i l l   b e c o m e   t h e   i n pu t s   s i g na l   c o n v e r t e i nt o   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   3 D e c e m be r   2 020   :     16 53   -   16 64   1654   a   f uz z y   s e t .   T hr e e   m a i n   p a r a m e t e r s   g r o ups   s uc h   a s   s c a l i ng  f a c t o r s ,   m e m b e r s h i p   f un c t i o n   a n f uz z y   r u l e s   a r e   t u n e a nd  w i l l   e f f e c t i v e l y   r e duc e   t h e   e rr o a n d   a c h i e v e   t he   o pt i m um   pe r f o r m a n c e   [15] .   H ow e ve r ,   f o r   t h e   c o n s t a n t   p a ra m e t e r s   F L   CP F L ,   t h e   o pt i m u m   pe r f o r m a n c e   c a n   b e   a c hi e v e a t   t h e   ra t e de s i g n   o pe ra t i o n   o n l y .   Y e t ,   w h e n   di f f e r e n c e   s pe e de m a n d   o r   di s t u r b a n c e   e xi s t e d ,   i t s   pe r f o r m a n c e   w i l l   b e   de gra de [16]   T h e   s e l f   t un i ng  m e c h a ni s m   ha s   b e e n   i n t r o duc e t o   a dd r e s s   t h e s e   i s s ue s .   F uz z y   pa ra m e t e r s   a r e   c o n t i n uo us l y   t un e t o   a da pt   w i t h   a n y   c h a nge s   o r   di s t u r b a n c e s   oc c ur r e [17 18] .   T h e   t u n i ng  pa ra m e t e r s   s uc a s   r u l e s ,   m e m b e r s h i f u n c t i o n s   (M F a n s c a l i n f a c t o r s   (S F c a n   b e   t un e i n   a   s e l f - t u n i n f uz z y   c o n t r o l l e [19 - 21] .   I t h e   d ri v e   f i e l d,   t h e r e   a r e   v a r i o us   S e l f - t uni n F L C   c o n f i gura t i o n s   a n de s i g s t r uc t u r e .   S e l f - t u n i n g   pr o po s e i n   [1 2]   i s   t h e   s i m p l e r   s e l f - t uni n m e t h o d.   T h i s   m e t h o o n l y   o pe r a t e s   t hr o ug h   t h e   F L t u n e r   t o   upda t e   t h e   o ut put   s c a l i ng  f a c t o r   o f   t h e   m a i F L C.   I o v e ra l l ,   49  x   num b e r   o f   f uz z y   r ul e s   a r e   us e t o   de t e r m i n e   t h e   de c i s i o n   of   t h e   m a i n   c o n t r o l l e r   a n t h e   o ut put   S F   c o n t r o l l e r   [13 ] .   T h i s   r e s e a r c h   h a s   b e e n   c o n t i n ue by   [22] ,   w h i c h   c ov e r s   o n   t h e   di f fe r e n t   n u m b e r   of   r ul e s .   A s   c o n c l us i o n ,   t h e   di f f e r e n t   s i z e   of   t h e   r u l e s   di r e c t l y   a ffe c t s   dr i v e   pe r fo r m a n c e .   By   i n c r e a s i ng  t h e   s i z e   of   t h e   f uz z y   r ul e s ,   t h e   a c c ur a c y   of   t h e   o ut p ut   r e s ul t s   i n c r e a s e s   [23] .   H ow e v e r ,   i t   w i l l   c a us e   d i f f i c ul t i e s   i re a l i z i n g   r e a l - t i m e   i m p l e m e nt a t i o n.   E f fo r t s   t o   r e a l i z e   s e l f - t un i n i n   r e a l - t i m e   i m pl e m e n t a t i o n   ha s   b e e n   c o n t i n uo us l y   i n v e n t e d.     T h e   s i m pl i f i c a t i o n   r u l e   m e t h o i s   o n e   of   t h e   po pul a r   t e c hni que s   t h a t   ha v e   b e e n   pr o po s e i n   o r de r   t o   r e duc e   c o m put a t i o n a l   r e qui r e m e n t s   F L C.   A s   a   r e s ul t ,   t hi s   t e c hni que   r e duc e s   t h e   n u m b e r   o f uz z y   r ul e s   w i t m i ni m u m   e f fe c t   f o r   f uz z y   v a r i a b l e s   c ove r a ge   a nd  o ut put   de c i s i o n s   [22 - 24] .   A n o t h e r   t e c hni que   t o   r e duc e   c o m put e r i z e   b ur de n   t o   r e a l i z e   s e l f - t uni n i n   r e a l - t i m e   i m pl e m e nt a t i o n   b y   us i n a   di f f e r e n t   t y pe   of   f uz z y   f r o m   M a m d a n i   t o   T a ka g i   S uge n o   (T S [25] .   T h e   m a i c ha r a c t e r i s t i c   o f   t h e   T S   i s   t h a t   s i n g l e t o n   o ut pu t   M F s .     A   di f f e r e n t   m e t h o o f   s e l f - t un i ng  T S   f uz z y   t y pe   w a s   pro pos e i n   [1 4]  w i t h   m o de l   r e f e r e n c e   a da p t i v e   c o n t r o l l e r   (M R A C)  a pp r o a c h.   T h e   m e t h o w a s   b e i n t e s t e by   s i m ul a t i o n   a nd  e xpe r i m e nt a l   s e t up;     t h e   o ut s t a ndi n g   r e s ul t s   o f   t hi s   p r o po s e m e t h o p r o v i de   o n l i ne   t u n i ng  f o r   a l l   S F   i n pu t s   a n d   o ut put s .   T h i s   pa pe r   p r o po s e s   s i m pl i f i e M a m da ni   s e l f - t uni n F L w i t h   M R A a ppr o a c h   (S T - M R A C)  fo r   s pe e c o n t r o l   i n d uc t i o n   m o t o r   dri v e .   T h e   pr o po s e m e t h o ds   i m pl e m e nt   t w F L c o n t r o l l e r s   w i t h   o nl y   7   f uz z y   r u l e s   f o r   t h e   m a i o ut pu t   c o n t r o l   a n d   7   r ul e s   f o r   t h e   t u n i ng  m e c h a ni s m   t hr o ug t h e   s i m p l i f i c a t i o n   m e t h o d' s   r e s ul t s .   T h e   o ut put   S F   g a i t u ni n g   m e c h a ni s m   i s   a b l e   t o   t u n e   t h e   v a l ue   o f   c h a n g e   o f   e rr o a nd  o ut pu t   s c a l i n f a c t o r   s i m u l t a n e o us l y .   In   o v e r a l l ,   o n l y   14  n um b e r s   of   r ul e s   a r e   us e f o r   t h e   p r o po s e c o n t r o l l e r   t r e duc e   t h e   c o m put a t i o n a l   b ur de n   f o r   r e a l - t i m e   i m pl e m e nt a t i o n   s i g ni f i c a n t l y .   T h e   o ve r a l l   d r i v e   s y s t e m   pe r f o r m a n c e s   a r e   c o m pa r e d   b e t w e e n   S T - M R A a n c o ns t a n t   pa ra m e t e r   F L b a s e o n   s i m ul a t i o n   a nd  ha r dw a r e   f o r   t h e   v a ri a t i o o f   s pe e a n d   l o a d   di s t u r b a n c e   o pe ra t i o n s .     T hi s   p a pe i s   di v i de i nt o   f i v e   s e c t i o n s   a s   f o l l ow s :   s e c t i o n   gi v e s   a n   o v e r v i e w   o f   IM   dr i v e   s y s t e m .   S e c t i o n   de s c ri b e s   t h e   s pe e c o n t r o l l e r   m o de l i n g .   E v a l ua t e   t h e   c o m pa r i s o o f   t h e   r e s ul t s   b e t w e e n   S T F L   a nd  t h e   S T -   M R A i s e c t i o n   4.   F i na l l y ,   i s e c t i o s u m m a ri z e   t h e   f i ndi n gs   a nd  c o n c l us i o n s .       2.   F I ELD   O R I EN TED   C O N TR O L   F O R   I N D U C TI O N   M O TO R   D R I V E     F i e l O r i e nt e Co n t r o l   (F O C)  s y s t e m   i s   o n e   of   t h e   m o s t   c o m m o n l y   c o n t r o l l e s t r a t e gi e s   us e i n   hi g h   pe r f o r m a n c e   IM   d r i v e   due   t o   i t s   r o b us t n e s s   a n hi g h - pe r f o r m a n c e   [26] .   T h e   s t r uc t u r e   of   t h e   i n d i r e c t   f i e l d - o r i e nt e c o n t r o l   (F O C)  f e h y s t e r e s i s   c ur r e nt   c o n t r o l   ( H CC)  i s   s h o w n   i n   F i gu r e   1.   T h e   A m o t o r   d r i v e   c a n   b e   pe r f o r m e l i ke s   a   s e pa r a t e l y   e xc i t e D m o t o r   i n   v e c t o r   c o n t r o l   w i t h   t h e   a i o f   f e e db a c c o n t r o l l e r s   [27] .   T h e   t hr e e - pha s e   m o t o r   e qua t i o n s   a r e   t ra n s f o r m e i n t o   a   t w o - c o m po n e n t   c o o r di n a t e   s y s t e m   (dq  a xi s t hr o ugh   P a rk  o r   Cl a r ke   t r a n s f o r m a t i o n   [28 - 30].   I t   c a n   b e   c ont r o l l e s e pa ra t e l y   t h e   f l ux  a n t o r que   a s   a   D m o t o r .   T h e   m a t h e m a t i c a l   m o de l   of   t h e   IM   fo l l ow s   t h e   di s c us s i o n   i n   [20 3 1] .   T h e   e l e c t r o m a g n e t i c   t o rque   i s   i de nt i c a l   t o   t h e   D C   m o t o e xp r e s s i o n   a n d   c a n   b e   i nt e rp r e t e a s   b e l ow   w h e n      i s   z e r o .     = 3 2 2 (   )   (1)     R e fe r   t h e   m o de l   i n   F i gu r e   1,   j us t   t o r que   c o m po n e nt   i s   c o n t r o l l e d ,   w h i l e   f l ux  c o m po n e n t   i s   c o n s t a n t   v a l ue    =   2. 9A   a c c o r di ng  t o   t h e   da t a s h e e t   o IM .   T hr o ug h   i n v e r s e   P a r k   a n d   Cl a r ke   t r a n s f o r m a t i o n ,   t h e   c o m po n e n t s   o f   t h e   c u rr e n t   t r a n s f o r m   f ro m      a nd      t o     r e s pe c t i v e l y .   H CC   w o r ks   a s   a   s w i t c hi n g   s i g na l   ge n e r a t o f o i n v e r t e by   di f f e r e n t   c u rr e n t   de m a n ds   ( ) a n d   a c t ua l   c urr e nt   ( ) .   H CC  i s   us e t o   c o n t r o l   t h e   i n v e rt e o ut put   v o l t a ge   b e c a us e   of   i t s   s i m p l e   a nd  f a s t   r e s po n s e   c h a ra c t e ri s t i c s   [ 32 33] .   L a s t l y ,   t h e   i n v e r t e r   p r o v i de s   a   v o l t a ge   de m a n d   f o r   IM .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       E x p e r i m e nt a l   s i m p l i f i e r u l e   of   s e l f   t u ni ng   f uz z y   l ogi c - m od e l   r e f e r e nc e   a dapt i v e   s p e e d…   ( M. Z .   Is m a i l )   1655       F i gu r e   1 .   IF O C   s y s t e m   fe by   H CC       3.   F U ZZY   LO G I C   S P EED   C O N TR O LLER   D ES I G N   F i gu r e   s h o w s   a n   i nt e rna l   s t ruc t u r e   F L S w i t h   o n e   t i m e   t uni n p a r a m e t e r s   o r   c o n s t a nt   pa ra m e t e r   (CP F L ).   T h e   i nt e rna l   s t r uc t u r e   of   F L i s   di v i de i n t o   t hr e e   pa r t s :   P r e - pr o c e s s i n g ,   F uz z y   l o gi c   a n P o s t - pr o c e s s i n g.   T h e   n o r m a l i z e i nput   i s   p r o c e s s e i n   P r e - p r o c e s s i n p a r t s .   H e r e ,   i nput s   S F   g a i v a l ue - s pe e d   e rr o r,   G e   a n d   c ha n ge   o f   s pe e e r r o r ,   G c e   a r e   de t e r m i n e a s   t h e   (1)  a nd  (2)   a c c o r di n g l y   [34] .   W h e r e   e ma x   a n c e ma x   w i t c o e ff i c i e n t   i s   t h e   m a x i m um   e rr o r   a nd  c h a n ge   o f   e rr o f o r   t h e   r a t e s pe e t o   c ove r - up  fo r w a r t o   r e v e r s e   o pe r a t i o n s .   T h e   m e m b e r s hi f un c t i o n   a nd  r u l e   of   f uz z y   a r e   de s i g n e i n   t h e   s e c o n pa rt .   R a n ge   - t o   M F   e rr o r   i s   de s i gn e t o   c o ve r   w i de r   s pe e ope r a t i o n   [24] ,   w h i l e   t h e   M F   c h a n ge   of   e rr o r   a n d   o ut put   a r e   de s i g n e i r a nge   - t o   1.   A   c o m b i n a t i o b e t w e e n   t h e   t ra pe z o i a nd  t ri a ngul a r   s h a pe s   w i t h   5 0 ov e r l a i s   us e t o   de s i gn   t h e   M F [12]   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   f o r   e rr o (e a n F i gu r e   f o r   c ha n ge   o f   e r r o r   (c e a n o ut put   (c u).   T h e   5x5  M F   w a s   de s i gn e a n l a b e l e a s   N e ga t i v e   B i (N B ),   N e ga t i v e   S m a l l   (N S ),     Z e r o   (Z E ),   P o s i t i v e   S m a l l   (P S a nd   P o s i t i v e   B i (P B ).   T h e   r e l a t i o n s h i rul e s   b e t w e e n   e rr o r ,   c ha n ge   o f   e rr o r   a n o ut pu t   a r e   s t a t e s   i n   T a b l e   1 ,   a l l   t h e   r u l e s   a n d   M F   de s i g n   p r o c e s s e s   v i a   k n o w l e dg e - b a s e e xp e r i e n c e ,   pha s e   pl a n e   m e t h o [35 36] .      = 1 | 2 em ax |   (2)     = 1 | 2 em ax |   (3)       T a b l e   1 .   R ul e s   o f   F L S C   E   CE   NB   NS   ZE   PS   PB   NB   NB   NB   NS   NS   Z   NS   NB   NS   NS   Z   PS   ZE   NS   NS   Z   PS   PS   PS   NS   Z   PS   PS   PB   PB   Z   PS   PS   PB   PB                         *N o t e   :         T h e   o ut put   t o r q ue   c urr e nt ,     c o m put e   by   t h e   c e n t e o f   gr a v i t y   (CO G t e c hni que .     T h e   de n o rm a l i z e d   o ut put   i s   o pe r a t e i n   t h e   l a s t   p a r t ,   w hi c h   i s   P o s t - pr o c e s s i n a n d   t h e   o ut put   S F   f a c t o r ,     s e t   a s   1 .         S p e e d   C o n t r o l l e r I n v e r s e   P a r k   &   C l a r k e   T r a n s f o r m h y s t e r e s i s V S I I n d u c t i o n   Mo t o r P a r k   &   C l a r k e   T r a n s f o r m T h e t a c a l c u l a t i o n E n c o d e r i a b c * ω r * i sd * i a b c i sq * ω r ω r S i m pl i f i e R ul e s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   3 D e c e m be r   2 020   :     16 53   -   16 64   1656       F i gu r e   2 .   T h e   i nt e rn a l   s t r uc t u r e   o f   F L S C             F i gu r e   3 .   E rr o m e m b e r s hi f u n c t i o n     F i gu r e   4 .   C ha n ge   o f   e rr o a n o ut p ut     m e m b e r s hi p   f un c t i o n       3. 1 .      S i m p l i fi e d   r u l e s   o F LS C   F L f a c e a   h uge   c h a l l e n ge   t o   i m pl e m e n t   f o r   r e a l - t i m e   ha r d w a r e   due   t o   hi g h   num b e r s   o f   f uz z y   r ul e s   t h a t   a f fe c t   t h e   c o m put a t i o na l   b u r de n   [ 25] .   H ow e ve r ,   t h e   s uc c e s s f ul   o pe r a t i o o f   F L i s   h i g hl y   de pe n de n t   o t h e   a b i l i t y   of   t h e   f uz z y   r ul e s   t o   i n t e ra c t   w i t h   t h e   pr o pe rt i e s .   S i m pl i f i e r ul e s   a r e   o n e   of  t h e   t e c hn i que s   t o   a   r e a l i z a t i o n   ha r dw a r e   i m pl e m e n t a t i o n   by   r e duc i ng  t h e   n u m b e r   o f   r ul e s .   T h e r e f o r e ,   t h e   c o m put a t i o na l   b u r de de c r e a s e a ut o m a t i c a l l y .   In   t h i s   p a pe r ,   f uz z y   r ul e s   a r e   s i m pl i f i e b a s e o n   t h e   do m i na nt   r ul e s   s e l e c t i o n   m e t h o d   [24] .   T h us ,   f r o m   25  rul e s ,   o nl y   r ul e s   w e r e   gi v e n   t h e   m o s t   s i g n i f i c a n t .   T h e   b l ue   bo h i g hl i g ht   i T a b l e   1   s t a t e   t h e   num b e o f   r ul e s   a s   t h e   r e s ul t   o f   t h e   s i m p l i f i e s e l e c t e r u l e s   m e t h o d   [24]     3. 2 .      P r o p o s e d   S T - M R A C   T h e   ge n e ra l   s t ruc t u r e   o f   t h e   M R A s h o w n   i F i gu r e   5   i s   p r o po s e fo r   a   s e l f - t u ni n m e c h a ni s m   c o n t r o l l e r   c o n s i s t i n o f   a   r e f e r e n c e   m o de l ,   a n   a dj us t m e n t   m e c h a ni s m ,   a   c o n t r o l l e r   a nd  a   pl a n t .   D i f f e r e n c e s   w e r e   a dde b e t w e e n   t h e   M R A a n t h e   n o rm a l   c o n t r o l   l o o m o de l   w i t h   t w o   a ddi t i o n a l   b l o c ks .   F i r s t ,     t h e   r e f e r e n c e   m o de l   i s   us e t o   pr o v i de   t h e   i de a l i z e r e s po n s e   of   t h e   a da pt i v e   c o n t r o l   s y s t e m   t o   t h e   r e f e r e n c e   i n put .   S e c o n d,   t h e   a dj us t m e n t   m e c ha n i s m   i s   us e t o   m o di fy  t h e   pa ra m e t e r s   of   t h e   c o n t r o l l e r   [37] .   T h e   e rr o s i g n a l   f r o m   t h e   de v i a t i o n   b e t w e e n   m o de l   r e f e r e n c e   o ut put   a nd  a c t ua l   s pe e i s   c o m put e i n   t h e   A uxi l i a r y   F L C   b l oc k.   T h e n,   t h e   o uput   o f   t h i s   A uxi l i a r y   F L b l o c i s   fe t t h e   m a i n   F L c o n t r o l l e r.   W hi l e   F i gu r e   s h o w s   t h e   o ve r a l l   m o de l   o f   t h e   S T - M R A c o n t r o l l e a p pl i e d   t o   t h e   IM   d r i v e   s y s t e m   b a s e o n   t h e   ge n e ra l   s t r uc t u r e   of   t h e   M R A C.             F i gu r e   5 .   T h e   ge n e ra l   s t r uc t u r e   o f   M R A [37]     M A I N   F L C F u z z i f i c a t i o n G c u D e f u z z i f i c a t i o n Ge G c e 1 / Z Pr e p r o c e s s i n g M I S O   F u z z y   L o g i c Po s t p r o c e s s i n g e I q *   NB NS ZE PS PB - 0 . 5 0 . 0 0 . 5 2 - 1 1 - 2 1 0   e   NB NS ZE PS PB   C e ,   C u 1 0 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       E x p e r i m e nt a l   s i m p l i f i e r u l e   of   s e l f   t u ni ng   f uz z y   l ogi c - m od e l   r e f e r e nc e   a dapt i v e   s p e e d…   ( M. Z .   Is m a i l )   1657       F i gu r e   6 .   IF O C   f e by   S T - M R A C       T h e   c o n c e pt ua l   o f   S T - M R A i s   t uni n F L   t hr o ug h   M R A f un da m e n t a l   i o r de r   t o   p r o duc e   e xc e l l e n t   h i g h - pe r f o r m a n c e   s pe e c o n t r o l .   T h e   s e c o n d - o r de ge n e r a l   e qua t i o n   i s   f o r m ul a t e t o   b e   a   r e f e r e n c e   m o de l   b l oc a n t h e   p a ra m e t e r s   s e l e c t e b a s e o n   t h e   o pt i m u m   i w i de   ra n ge   s pe e pe r f o r m a n c e .     T h e   s e c o n o r de r   p a r a m e t e r s   a r e   de s i gn e b a s e o n   t h e   a c t ua l   m o t o r   pa ra m e t e r   us e t ha n   c a n   p r o duc e   o pt i m u m   pe r f o r m a n c e .   T h e   ge n e ra l   e qua t i o n   f o r   t he   s e c o n o r de r   s y s t e m   i s   s h o w n   i t h e     fo l l ow i n g   e qua t i o n   [38] .     ( ) = 2 2 + 2 + 2   (4)     W h e r e   ,   ξ   i s   t h e   na t u r a l   f r e que n c y   a n da m pi ng  ra t i o   re s pe c t i v e l y .   A f t e r   t h e   c a l c ul a t i o p r o c e s s ,     t h e   pa ra m e t e o f   t h e   r e f e r e n c e   m o de l   i s   de t e rm i n e a s   i (4)     ( ) = 1600   2 + 72 + 1600   (5)     F i g u r e   p r e s e n t s   t h e   i nt e rna l   s t r uc t u r e   S T - M R A C,   t h e   e rr o r   b e t w e e n   s pe e de m a n a n r e f e r e n c e   m o de l   w i l l   b e   t h e   i n pu t   f o r   a uxi l i a r y   F L i t h e   a dj us t m e nt   b l o c k.           F i gu r e   7 .   I nt e rn a l   S T - M R A s pe e c o n t r o l l e r     S p e e d   C on t r oll e r I n ve r s e   P ar k    T r an s f or m h ys t e r e s i s V S I IM Clar k e   T r an s f or m T h e t a c al c u l at i on E n c od e r i a b c * ω r * i a b c i sq * ω r ω r M od e l   r e f e r e n c e A u x F L C i sd * ω r x * α    M AI N   FLC F u z z i f i c a t i o n α G c u D e f u z z i f i c a t i o n Ge β G c e 1 / Z I *q s AU X   FLC D e f u zz i f i c a t i o n F u zz i f i c a t i o n G e x G c e x 1 / Z ex G c u x P r e p r o c e s s i n g F u zz y P o s t p r o c e s s i n g α  Ge 0 . 3 3 β  e Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   3 D e c e m be r   2 020   :     16 53   -   16 64   1658   H e r e ,   M ul t i   I n pu t s   S i n g l e   O ut pu t   (M IS O t y pe   F L i s   f un c t i o n s   t o   t u n e   S F   g a i n s   f o r   t h e   o ut pu t ,     α  a nd  c h a nge   o f   e r r o r,   β   s c a l l i n g   f a c t o r .   T h e   S F   ga i n   i s   c o n t i nuo us l y   t u n e b a s e o n   t h e   i nput   e rr o r   a n d   c h a nge   of  e r r o r .   A l l   t h e   s c a l i ng  f a c t o r s   a n m e m b e r s hi f un c t i o n s   f o r   t h e   m a i n   a n a ux i l i a r y   F CL   r e m a i un c ha n ge a s   d i s c us s e i t h e   p r e v i o us   pa rt .   O n l y   t h e   o ut put ,   α  M F   t u n e a r e   a dde f o r   t h e   a u xi l i a r y   F L fo r   t h e   t u n e r ,   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   8.   T h e   o ve r a l l   o pe ra t i o n   ut i l i z e by   14  n u m b e r s   r ul e   o f   F L C;   r ul e s   f o r   m a i F L s pe e c o n t r o l l e a n d   7   r ul e s   f o r   a ux i l i a r y   F L fo r   t u n i ng  S F s   a s   l i s t e b e l ow .     a)   Ru l e   a nd  2   :   If   E   i s   N B / P B   a n CE   i s   Z E   t h e n   α   i s   X S / X L   b)   R ul e   a nd  3   :   If   E   i s   N S / P S   a n d   CE   i s   Z E   t h e n   α  i s   / L   c)   R ul e   a nd  4   :   If   E   i s   Z E   a n d   C E   i s   N S / P S   t h e n   α  i s   S / L   d)   R ul e   7     :   If   E   i s   Z E   a n d   C E   i s   M   t h e n   α  i s   M     T h e   f o l l ow i n e qua t i o n   p r e s e nt e t h e   t o r que   c u rr e nt   a nd  t u n e r   f o r   t h e   c ha n ge   o f   e r r o r   S F .   V a l ue   o f   β   fo l l ow i n g   α  c o e ff i c i e n t   by   c o n s t a nt   v a l ue   0 . 33 .        ( ) =  ( 1 ) +  ( )   (6)     = 0 . 33   (7)           F i gu r e   8 .   T u n e r   f o r   O u t pu t   S F ,   α       4.   DISCUSSIO AND  RE SUL T S   In   t h i s   s e c t i o n,   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   e a c h   s pe e c o n t r o l l e r   t e c hni que   i s   r e c o r de d.   T h e   CP F L   a n S T - M R A of   t h e   IF O s p e e c o n t r o l l e r   m o de l   i n   t h e   S i m u l i nk  /   M a t l a b   s o f t w a r e   t o   c o nn e c t   t o   ph a s e ,   po l e s ,   2H P   IM   pow e r e by   H CC.   T o   e v a l ua t e   a   c o m pa r i s o o f   pe r f o r m a n c e   b e t w e e n   S T F L   a n d   S T - M R A i n   a   w i de   r a n ge   o f   l ow ,   m e di um   a n d   h i g h - s pe e o pe r a t i o n s   a nd   l o a di s t u r b a n c e   t e s t e d.   D e t a i l s   IM   a s   f o l l ow s   ra t e v o l t a ge   =   380V ,   s t a t o r   r e s i s t a n c e   =   3 . 45Ω ,   r o t o r   r e s i s t a n c e   3. 6 141Ω ,   s t a t o r   i n duc t a n c e   =   0 . 32 46H ,     r o t o i n d uc t a n c e   =   0 . 3252H ,   m a g n e t i z i n g   i nduc t a n c e   =   0 . 31 1 7H   a nd  i n e rt i a   =   0. 02 kgm 2.     4. 1 .      S i m u l ati o n   r e s u l ts   S pe e p e r f o r m a n c e   un de r   n o   l o a c o n di t i o n   i s   c o n duc t e i n   b o t h   fo r w a r a nd  r e v e r s e   o p e r a t i o n s .   S pe e de m a n i s   s e t   a t   0 . 5s   f o r   f o r w a r s pe e o pe r a t i o f r o m   t h e   i ni t i a l   s t a nds t i l l   c o n d i t i o n   a nd  t h e n   r e v e r s e s   i t s   o pe r a t i o n   a t   4s .   I n   c o n t r a s t ,   l o a i nt e rrupt i o n   i s   a pp l i e a t   t i m e   1. 5s   t o   3s   i n   a l l   l o w ,   m e di um   a n hi g h - s pe e r a n ge   c o n d i t i o n s   r e s pe c t i v e l y .   F i gur e   a n F i gu r e   10  c a pt u r e t h e   s i m ul a t i o n   pe r f o r m a n c e   r e s ul t s .     T h e   pe r f o r m a n c e   c o m pa r i s o n s   a r e   m a de   i t e r m s   o f   o ve r s h o o t   o r   u nde r s h o o t ,   ri s e   t i m e ,   s e t t l i ng  t i m e   a nd  s pe e dr o ps .   I n   t h e   a na l y s i s ,   t h e   r i s e   t i m e   i n   s pe e r e s po n s e   w a s   de t e r m i n e t o   e xc e e 90%  of   s pe e d   c o m m a n i n   0%  O S .   T a b l e   a n T a b l e   s um m a ri z e t h e   ob s e r v a t i o n   f r o m   t h e   s i m u l a t i o n   s pe e r e s po n s e .   B a s e o n   t h e   r e s ul t ,   S T - M R A h a s   s h o w n   t h a t   i t   i s   b e t t e r   t o   a c h i e v e   de m a n f o r   s pe e i n   i n c r e a s i n t i m e .   ST - M R A r e c o r de 0. 1 153s ,   0. 0892s   a n 0 . 064 6s   a t   di f f e r e nt   s pe e ds ,   h i g h ,   m e di u m   a n l o w .   It   t a ke s   0. 0196s ,   0 . 0213s   a nd  0 . 0429s   f a s t e r   t h a CP F L .   W hi l e   f or   l o a i n t e rr up t i o n ,   t h e   CP F L   r e c o r de a v e r a ge   s pe e dr o ps   o f   34  r pm   l o w e r   t ha t h e   S T - M R A C.         T a b l e   2 .   R i s i n g   t i m e   c o m pa ri s o w i t h   0 O S   di f f e r e n t   s pe e o pe r a t i o n   D e m a n d   o f   s p e e d   (rp m )   ST - M R A ( s )   CP F L   ( s )   D i ffe r e n t   1400   0 . 1 1 5 3   0 . 1 3 4 9   0 . 0 1 9 6 s   1000   0 . 0 8 9 2   0 . 1 1 0 5   0 . 0 2 1 3 s   600   0 . 0 6 4 6   0 . 1 0 7 5   0 . 0 4 2 9 s       XS S M L XL 0 0 . 5 2 2 . 5 4 1 . 5 3 . 5 0 1 α 1 3 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       E x p e r i m e nt a l   s i m p l i f i e r u l e   of   s e l f   t u ni ng   f uz z y   l ogi c - m od e l   r e f e r e nc e   a dapt i v e   s p e e d…   ( M. Z .   Is m a i l )   1659     (a )       (b )       (c )     F i gu r e   9 .   S pe e pe r f o r m a n c e   r e s po n s e   (a hi g s pe e 1400   rpm ,   (b m e di um   s pe e 1000 rpm ,   (c l o w     s pe e 600rpm       T a b l e   3 .   S pe e d r o w h e n   i n t e rr u pt i o n   l o a t o   t h e   s y s t e m   D e m a n d   fo s p e e d   (r p m )   L o a d e d   U n l o a d e d   ST - M R A (rp m )   CP F L   (rp m )   D i ffe r e n t   (rp m )   ST - M R A (rp m )   CP F L   (rp m )   D i ffe r e n t   (rp m )   1400   1 3 6 2 . 0   1 3 2 8 . 0   3 4 . 0   1 4 5 3 . 0   1 4 7 7 . 0   2 4 . 0   1000   9 6 3 . 0   9 2 9 . 7   3 3 . 3   1 0 5 2 . 0   1 0 7 6 . 0   24 .0   600   5 6 2 . 4   5 2 7 . 5   3 4 . 9   6 5 0 . 9   6 7 3 . 2   2 2 . 3       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   3 D e c e m be r   2 020   :     16 53   -   16 64   1660     (a )       (b )       (c )       (d)     F i gu r e   10 .   S pe e pe r f o r m a n c e   l o a r e s po n s e   ( a f l o w   o p e r a t i o n   l o a d   di s t u r b a n c e   (b h i g s pe e 1400   r p m ,   (c m e di um   s pe e 1000 rpm ,   (d)   l o w   s pe e 600r p m       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       E x p e r i m e nt a l   s i m p l i f i e r u l e   of   s e l f   t u ni ng   f uz z y   l ogi c - m od e l   r e f e r e nc e   a dapt i v e   s p e e d…   ( M. Z .   Is m a i l )   1661   4. 2 .      H a r d w ar e   Ex p e r i m e n tal   R e s u l ts   T h e   e xpe r i m e nt a l   t e s t   v a l i da t e t h e   e ff e c t i v e n e s s   a n r o b us t n e s s   of   t h e   pr o po s e S T - M R A fo r   IM   dri v e   a t   di f fe r e nt   o pe r a t i n c o n di t i o n s .   T h e   d ri v e   h a s   b e e n   t e s t e i n   r e a l - t i m e   i m pl e m e n t a t i o n   us i ng  M A T L A B / S i m ul i nk  a n Co nt r o l D e s pr o gra m s   i nt e r f a c e   w i t h   ha r dw a r e   e qui pm e n t   by   dS P A CE   1103  c o n t r o l l e r.   By   i nt e r f a c i n g ,   t h e   c l o s e d - l oo s y s t e m   c a n   b e   obt a i n e d .   T h e   IM ,   s pe e s e n s o r,   V S I,   p ha s e   A C   pow e r   s uppl y ,   r e c t i f i e r,   ga t e   d r i v e r s   a n c u rr e n t   s e n s o a r e   p a r t s   o f   t h e   h a r dw a r e   f o r   i n v e rt e s uppl i e by   537  V dc .   A l l   t h e   t e s t i n p r o c e dur e s   a n pa ra m e t e r s   o f   f uz z y   s uc h   a s   S F ,   M F   a n r u l e s   a r e   s e t   a s   i n   s i m ul a t i o n   s e t up.   T h e   ha r dw a r e   s pe e pe r f o r m a n c e   r e s ul t s   a r e   s h o w n   i n   F i gu r e   11  a n F i gu r e   12  f o r   n o   l o a a nd    l o a de c o n di t i o n s .           (a )       (b )       (c )     F i gu r e   11 . S pe e pe r f o r m a n c e   h a rdw a r e   r e s po n s e   ( a hi g s pe e 1400   r pm ,   (b m e di u m   s pe e 1000 r p m ,   (c l o w   s pe e 600rpm       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   20 ,   N o .   3 D e c e m be r   2 020   :     16 53   -   16 64   1662   T a b l e   s u m m a r i z e s   t h e   s pe e pe r f o r m a n c e   r e s ul t .   B a s e o t h e   c o m pa ri s o n   d a t a ,   t h e   S T - M R A gi v e s   b e t t e r   s pe e p e r f o r m a n c e   c o m pa r e   t o   t h e   CP F L   i n   t he   dr i v e   of   IM   i n   a l l   t e s t   c o n di t i o n s .   F o r   f o r w a r o pe r a t i o n   S T - M R A s h o w   0. 1257s ,   0. 13 36s   a n 0. 1 472s   f a s t e r   t h a n   CP F L   i n   hi g h,   m e di u m   a n l o w   s pe e d   o pe r a t i o n   r e s pe c t i v e l y .   It   s h o w s   t h e   s a m e   pe r f o r m a n c e   i n   s ud de nl y   c h a n g i n d i r e c t i o n   o pe ra t i o n   f r o m   fo r w a r t o   r e v e r s e .   S T - M R A r e c o r de 0. 141s ,   0. 1 38s   a nd  0. 188s   f a s t e r   i n   hi g h,   m e di u m   a nd  l o w   s pe e d   o pe r a t i o n   r e s pe c t i v e l y .   F o r   l o a di s t u r b a n c e   t e s t s ,   S T - M R A S   s h o w e i m p r o v e m e n t   c o m pa r e t o   CP F L   2. 07   pe r   c e n t   a t   hi g h,   1 . 47   pe r   c e nt   a t   m e di um   a n 4. 0 pe c e n t   a t   l o w   s pe e o p e r a t i o n.           (a )       (b )       (c )     F i gu r e   12 .   S pe e pe r f o r m a n c e   ha r dw a r e   r e s po n s e   (a )   hi g s pe e 1400  r p m ,   (b m e di u m   s pe e 100 0 r pm ,   (c l o w   s pe e 600rpm         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.