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 .   1 6 ,   N o .   3 D e c e m b e r   201 9 ,   pp .   1221 ~ 1228   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 6 .i 3 . pp 122 1 - 1228             1221       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i ae s c or e . c om / j our na l s / i nde x . php/ i j e e c s   S p e e d   c o n t r o l   o f   D C   m o t o r   u si n g   c o n v e n t i o n a l   a n d   a d a p t i v e   PID   c o n t r o l l e r s       S ar ah   N .   A l - B a r go th i 1 ,   G h a z i   M .   Q ar yo u ti 2 ,   Q a z e m   M .   J ab e r 3   1 D e pa r t m e n t   o f   M e c ha t r o ni c s   E ng i ne e r i ng /   F a c ul t y   o f   E ng i ne e r i ng ,   H a s he m i t e   U n i v e r s i t y ,   J o r da n   2 ,3 D e pa r t m e n t   o f   M e c ha t r o ni c s   E ng i ne e r i ng /   F a c ul t y   of   E ng i ne e r i ng   T e c hno l o gy ,     A l   B a l q a   A p pl i e d   U ni v e r s i t y ,   J o r da n       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 d   J a 26 2 019   R e v i s e d   M a y   5 ,   201 9   A c c e pt e J un   17 ,   201 9       P r o po r t i o na l   I nt e g r a l   D e r i v a t i v e   ( P I D )   c o nt r o l l e r s   a r e   e x t e ns i v e l y   us e i pr a c t i c a l   i ndu s t r i e s   t o   c o nt r o l   t he   s pe e o f   D C   M o t o r s .   T h e   s i ng l e   w e a kn e s s   o f   P I D   c o nt r o l l e r s   i s   t h e i r   s e n s i t i v i t y   t v a r i a t i o i pa r a m e t e r s   a nd   o pe r a t i ng   c o ndi t i o ns ;   t h us ,   t uni ng   t he   c o nt r o l l e r   g a i n s   t o   a d a p t   w i t t he s e   v a r i a t i o ns   pr e s e n t s   a   p r a c t i c a l   c ha l l e ng e .   I t hi s   p a pe r ,   a n   a d a pt i v e   m e c ha ni s m   t h a t   ut i l i z e s   a   R e c ur s i v e   L e a s t   S qua r e   ( R L S )   a l g o r i t hm ,   w i t r a t e   l i m i t e r s ,   i s   i m pl e m e n t e t o   pe r f o r m   a o nl i ne   s e l f - a dj u s t i ng   o f   e a c o f   t he   P I D   g a i ns   i n   o r de r   t o   a c hi e v e   A da pt i v e   P I D   ( A P I D )   c o nt r o l l e r   t ha t   w i l l   a c c om m o da t e   t o   s y s t e m   v a r i a t i o ns .   M A T L A B /   S i m ul i n s o f t w a r e   i s   us e t o   i m p l e m e nt   a nd   s i m u l a t e   A P I D   c o nt r o l   o f   a   C ho ppe r - F e D C   m o t o r .   A   c o n v e nt i o na l   P I D   c o nt r o l   s y s t e m   i s   a l s o   de s i g ne a nd  s i m ul a t e t o   o bt a i r e s u l t s   t h a t   c a be   us e t o   j udg e   t h e   pe r f o r m a nc e   o f   t he   A P I D   c o nt r o l l e r .   R e s u l t s   pr o v e t ha t   t h e   A P I D   c o nt r o l l e r   f o r c e t he   m o t o r   s p e e d   t o   t r a c t he   r e f e r e nc e   i nput   w i t h   i ns i g ni f i c a n t   t r a c k i ng   e r r o r ,   a nd   a l s o   m a n a g e t o   a t t a i t he   m o t o r   s pe e d   a t   i t s   de s i r e v a l u e ,   r e g a r d l e s s   o f   t he   l o a d   c ha ng e s   i nf l e c t e o t he   m o t o r .   T hi s   e nha nc e s   bo t t r a ns i e nt   a n s t e a dy - s t a t e   s pe e d   r e s po ns e s   Ke y w or ds :   A da pt i v e   P ID   (A P ID c o n t r o l l e r e c ur s i v e   l e a s t   s qu a r e   (R L S )   D m o t o r   P ID   c o n t r o l l e r s   C opy r i gh t   ©   201 9   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 :   G ha z i   M .   Q a r y o ut i ,   D e pa rt m e n t   o f   M e c h a t r o ni c s   E ngi n e e ri n g ,   F a c ul t y   of   E n g i n e e ri n T e c hn o l o gy .   A l   B a l q a ’  A ppl i e U n i v e r s i t y ,   A m m a n ,   J o r d a n.     E m a i l :   g h a z i _ qa r y o ut i @ b a u. e du. j o       1.   I N TR O D U C TI O N     M a n y   a ppl i c a t i o n s   us e   dc   m o t o t o   b e n e f i t   f r o m   t h e i s i m pl e ,   w i de   a n p r e c i s e   c o n t r o l   c h a ra c t e ri s t i c s .   S uc h   a ppl i c a t i o n s   i n c l ude ,   f o r   e xa m pl e   r o bo t i c   m a n i pu l a t o r s ,   s t e e l   r o l l i n m i l l s ,   e l e c t r i c   t r a i n s ,   c r a n e s ,   e l e c t ri c   c a r s ,   e t c   [1 - 2].   E v e n   t h e   B r us h l e s s   D (B L D C)  m o t o r   h a s   b e e n   de v e l o pe w i t h   hi g h e r   e ff i c i e n c y   i n   o pe r a t i o t ha c l a s s i c   D m o t o r   [3 ].   T h e   m o s t   f l e xi b l e   c o n t r o l   i s   o b t a i n e b y   m e a n s   o S e pa ra t e l y   E xc i t e D M o t o r   (S E D M ).   T h e   b e s t   qua l i t y   of   t h i s   m o t o r   i s   t h a t   i t   p r o v i de s   h i g h   t o r que   l o a s us t a i na b l e   pr o pe rt y ,   a n i t   c a n   b e   us e w i t h   b a t t e r i e s   a n s o l a r   c e l l s   [4] .   D m o t o r s   a r e   a   go o f i e l t o   s t ud y   a dv a n c e c o n t r o l   a l go ri t hm s ,   due   t o   t h e   f a c t   t h a t   i t s   t h e o r y   c a b e   pr o j e c t e o n   o t h e t y pe s   of   m o t o r s   [5] .     T h e   s pe e c o n t r o l   o f   d c   m o t o r   w i t h   po w e r   e l e c t r o ni c   s y s t e m s   i s   o b t a i n e ge n e r a l l y   by   c h a n gi ng  i t s   t e rm i na l   v o l t a ge .   A   P ID   c o n t r o l l e r   i s   a   go o c a n di da t e   fo r   s pe e c o n t r o l   o dc   m o t o r s .   It   i s   t h e   m o s t   c o m m o n   c o n t r o l l e r   us e i n   i ndus t r y   due   t i t s   s i m pl i c i t y   a n e a s e   of   i m pl e m e n t a t i o n   [6] .   I n   a ddi t i o n,   t h e   P ID   c o n t r o l l e r   i s   us e f o r   c o n t r o l l i ng  t h e   b r us h l e s s   dc   m o t o r   by   de s i gn i ng  t w o   c o n t r o l l e r   t y pe s   F uz z y   l o gi c   a n P c o n t r o l l e r s   [7] .   T h e   u nk n o w n   dc   m o t o r   pa ra m e t e r s   c o ul be   e s t i m a t e by   e xpe r i m e nt a l   da t a   o n t o   a rm a t u r e   c urr e n t   a n s pe e r e s po n s e ,   o r   by   a da pt i n a n   a da p t i v e   m o de l   w i t h   r e f e r e n c e   m o de l   c r e a t e b a s e o n   e xpe r i m e nt a l   da t a   [8] .   I n   s o m e   c a s e s   t h e   s y s t e m   pa r a m e t e r s   a r e   c ha n gi ng  du ri n o pe ra t i o n,   a nd  t h e   P ID   c o n t r o l l e c a nn o t   a dj us t   i t s   o w n   ga i n s   t o   c o pe   w i t h   t h e s e   c ha n ge s ,   w hi c w i l l   e m a na t e   t h e   n e e t o   o n l i n e   r e - t u n e   t h e   P ID   ga i n s ,   a ka   a da p t i v e   P ID   [9].   P a ra m e t e r s   t u ni n o f   t h e   d c   m o t o r   ha s   b e e n   us e by   di ffe r e n t   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 .   1 6 ,   N o .   3 D e c e m be r   2 01 9   :     12 21   -   12 28   1222   pr o c e dur e   a s   a n   e x a m p l e   F ra c t i o na l   O rde r   P r o po r t i o n a l   I nt e gra l   D e r i v a t i v e   [10].   A n   a d a pt i v e   c o n t r o l l e r   f o r   a   dc   m o t o r   i s   a l s o   de s i gn e b y   ut i l i z i n g   L y a pun o v - l i ke   f un c t i o n   m e t h o ds   b a s e o n   D i gi t a l   S i g n a l   P r o c e s s i n pl a t f o r m   [1 1].   P r o po r t i o n a l   I nt e g r a l   D e ri v a t i v e   (P ID c o n t r o l l e r s   a c qui r e   m o r e   t ha n   95%  o f   t h e   c o n t r o l l e r s   i t h e   i n dus t ri a l   p r o c e s s   c o n t r o l   a ppl i c a t i o n s ;   t hi s   i s   a c c r e di t e t o   t h e i r   r o b us t   pe r f o r m a n c e ,   e a s e   of   i m pl e m e n t a t i o n,   a n f un c t i o na l   s i m pl i c i t y .   T h e   m a j o r   f l a w   of   t h e   P ID   c o n t r o l l e r   i s   i t s   h i g h   s e n s i t i v i t y   t o   v a r i a t i o n   i n   t h e   m o t o r   pa r a m e t e r s   a n d   l o a d i s t u r b a n c e .   A n o t h e di s a dv a nt a ge   o f   s uc h   c o n t r o l l e i s   t ha t ,   i t   i s   di f f i c ul t   t o   t u n e     P ID   ga i n s   [4 ,   6].     A da pt i v e   c o n t r o l   t e c hni que s   c a n   b e   e m pl oy e t o   ov e r c o m e   t h e s e   de f i c i e n c i e s   of   c o n v e n t i o n a l   P ID   c o n t r o l l e r.   A da p t i v e   P r o po r t i o na l   I nt e g r a l   D e r i v a t i v e   (A P ID c o n t r o l   p r o v i de s   f a s t   s pe e r e s p o n s e   a n d   pa r a m e t e i n s e n s i t i v i t y   [12].   A n   a d a pt a t i o n   m e c ha n i s m   i s   c o m b i n e w i t h   t h e   c o n v e n t i o n a l   P ID   c o n t r o l   t o   a ut o - t u n e   t h e   c o n t r o l l e r   ga i n   du ri n s y s t e m   o pe r a t i o n.   T h e   a da pt a t i o n   m e c h a ni s m   a do pt e i n   t h i s   t h e s i s   i s   R e c ur s i v e   L e a s t   S qua r e   (R L S a d a pt a t i o a l go ri t hm .       2.   S EP A R A TELY   EX C I TED   D C   M O T O R   A N D   D R I V   V o l t a ge   c o n t r o l l e s pe e c o n t r o l l e r   o f   dc   m o t o r s   w a s   i nt r o duc e fo r   t h e   f i r s t   t i m e   by   W a r L e o n a r d   i n   198 [13 a nd  t h e   f i e l h a s   w i t n e s s e a   g r e a t   a dv a n c e m e nt   s i n c e .   C h o ppe r s   a r e   us e t o   ob t a i n   a   c o n t r o l l e dc   v o l t a ge   f r o m   a   f i xe d c   s o ur c e .   T h e   s pe e of   t h e   s e p a r a t e l y   e x c i t e D m o t o r   c a n   b e   c o n t r o l l e by   t h e   a r m a t u r e   v o l t a ge ,   ,   k n o w n   a s   v o l t a ge   c o nt r o l .     2. 1 .       S e p ar at e l Ex c i te d   D C   M o to r   (S ED M )     T h e   e qui v a l e nt   c i r c ui t   o f   t h e   m o t o r   i s   p r e s e n t e i F i gu r e   [14].   A r m a t u r e   a n f i e l w i ndi n a r e   s uppl i e d   s e pa r a t e l y ,   w h i c m a ke s     i nde pe n de n t   o f   .   T h e   i n t e ra c t i o n   o f   f i e l f l ux   a nd   a rm a t u r e   c urr e nt   i t h e   r o t o p r o duc e s   t o rque   [ 4].   W h e a   S E D M   i s   e xhi l a r a t e d   by   a   f i e l c u rr e n t   a n d   a r m a t u r e   c u rr e n t     a n d     t h e   m o t o r   i nduc e s   a   b a c e m f   a n a   t o r q ue   t o   b a l a n c e   t h e   l o a t o r que   a t   a   pa rt i c ul a r   s pe e d.   M o t o r   pa ra m e t e r s   a n c a l c ul a t i o n s   a r e   s h o w n   i T a b l e s   a n 2.             F i gu r e   1 .   E qui v a l e nt   C i r c ui t   D i a g ra m   o f   S E D M       T a b l e . 1   M o t o r   P a ra m e t e r s   P a ra m e t e r   V a l u e   U n i t   Ra   0 . 7 8   Ω   La   0 . 0 1 6   H   Rf   150   Ω   Lf   1 1 2 . 5   H   L a f   1 . 2 3 4   H   Bm   0 . 0 1   N . m . s   J   0 . 0 5   k g . m 2       T a b l e   2 .   M o t o Ca l c ul a t e P a ra m e t e r s   P a ra m e t e r   V a l u e   U n i t   I a _ ra t e d   1 3 . 6 6   A   I a _ s t a rt   3 0 7 . 6 9   A   I f_ ra t e d   T e _ ra t e d   k t   k b   1   2 0 . 3 7   1 . 2 3 4   1 . 2 3 4   A   N . m   N . m / A   V . s / ra d   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       Spe e c ont r o l   of   D m o t or   us i ng   c on v e nt i onal   an ad apt i v e   P ID   c ont r o l l e r s   ( Sar ah  N .   A l - B ar go t hi )   1223   T h e   b a c e l e c t r o m o t i v e   fo r c e     i s   p r o po rt i o na l   t o   t h e   m o t o r   s pe e d,   a n t h e   e l e c t r o m a g n e t i c   t o r qu de ve l o pe i t h e   m o t o r   i s   p r o po r t i o na l   t o   t h e   a rm a t u r e   c u rr e nt   a s   p r e s e nt e by   ( 1 )   a nd  ( 2 ) .     =   (1)       =   (2)     A ppl y i n K i r c hh o f f ’s   V o l t a ge   L a w   (K V L t o   t h e   a rm a t u r e   c i r c ui t :     = + +   (3)     A ppl y i n N e w t o n ’s   s e c o n l a w   t o   t h e   m e c h a ni c a l   s h a f t :       =   (4)     R e a r ra n g i n g   e qua t i o n s   t h e   p r e v i o us   e qua t i o n s   a n d   t a ki ng  t h e   L a pl a c e   t ra n s f o r m a t i o w i l l   y i e l t o   t h e   S E D M   b l o c di a g ra m   s h o w n   i F i g u r e   2.           F i gu r e   2 .   B l o c D i a g ra m   o f   S E D M       2. 2 .      C h o p p e r   D r i v e   o D C   M o to r s   Ch o ppe r   i s   a   s t a t i c   po w e r   e l e c t r o n i c   de v i c e .   It   a c t s   a s   a   hi g h   s pe e o n / o f s w i t c h ;   t h a t   c o nn e c t s   o r   di s c o n n e c t s   t h e   l o a f r o m   t h e   dc   s o ur c e    ,   w hi c c r e a t e s   a   c h o ppe dc   v o l t a ge   a t   t h e   l o a t e rm i n a l   Ch o ppe r   d r i v e s   a r e   w i de l y   us e i n   s pe e c o n t r o l   o f   S E D M ,   a n c a n   a c hi e v e   s pe e r a n ge s   a b ov e   o r   be l ow   t h e   ra t e s pe e of   t h e   m o t o r .   I t hi s   t h e s i s   b uc c h o ppe r   a s   i l l u s t ra t e i n   t h e   c i r c ui t   o f   F i gur e   [1 5]  i s   us e d   t o   c o n t r o l   t h e   m o t o r   t e rm i na l   v o l t a ge             F i gu r e 3 .   S c h e m a t i c   Ci r c u i t   o f   Cl a s s   A   B uc C h o ppe r       T h e   c h o ppe r   D C   v o l t a ge   t r a n s f e r   f un c t i o n,   de f i n e a s   t h e   ra t i o   o f   t h e   o ut put   v o l t a ge   t o   t h e   i n pu t   vo l t a ge ,   i s :      =   (5)     T h i s   r a t i o   D   i s   c a l l e t h e   D ut y   Cy c l e   of   t h e   c h o ppe r.   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 .   1 6 ,   N o .   3 D e c e m be r   2 01 9   :     12 21   -   12 28   1224   3.   C O N TR O L LER   D ES I G N   P ID   c o n t r o l l e r s   a r e   t h e   m o s t   c o m m o n l y   us e c o n t r o l l e r   i i ndus t r i a l   p ra c t i c e   f o r   m o r e   t h a 60  y e a r s   [6],   t h e y   c o m pos e   90%  of   c o n t r o l l e r s   o n   p r o c e s s   c o n t r o l   f i e l ds   [16].   A   c o n v e n t i o na l   c l o s e l oo P ID   c o n t r o l   s y s t e m   b l oc di a g ra m   i s   i l l us t ra t e d   by   F i gur e   4.             F i gu r e   4 .   C l o s e L oo P ID   Co n t r o l   S y s t e m   B l o c D i a g r a m       A s   s h o w n   i ( 6 )   r e p r e s e n t s   a   P ID   c o nt r o l l e w h e r e   ,   a n d     a re   t h e   c o n t r o l l e ga i n s , U ( s )   a n ( )   a r e   t h e   c o n t r o l   s i g na l   a nd  e rr o s i g na l ,   r e s pe c t i v e l y .     ( ) = ( + + ) ( )   (6)     W i t h   a l l   i t s   p r a i s e s ,   c o n v e n t i o n a l   P ID   c o n t r o l l e r s   ha v e   s o m e   de f e c t s   s uc h   a s   t h e   di f f i c ul t y   o t un i ng  t h e   c o n t r o l l e ga i n s ,   a n t h e   po o r   s e l f - a da pt a b i l i t y ,   bo t h   o f   w h i c h   j us t i f i e s   t h e   n e e o f   a da pt i v e   c o n t r o l   [1 7].   T h e   di f f e r e n c e   b e t w e e n   a   c o n v e n t i o na l   c o nt r o l l e a nd  a a da pt i v e   c o n t r o l l e r   i s   t ha t   t h e   pa ra m e t e r s   o f   t h e   l a t e r,   n o t e a s   θ ,   a r e   t i m e   v a ri a nt .   M o de l   r e fe r e n c e   a da pt i v e   c o n t r o l   (M R A D h a s   b e e n   a   w e l l - de v e l o pe a ppr o a c h   o f   t h e   a d a pt i v e   c o n t r o l   [ 17]  ( T a o   200 3).   It s   o b j e c t i v e   i s   t o   fo r c e   t h e   pl a n t   t o   t r a c t h e   r e s po n s e   o f   s o m e   gi v e n   r e f e r e n c e   m o de l   [18,   6] .   A   M R A c o n t r o l l e b l o c di a g r a m   i s   p r e s e nt e i F i gu r e   5 ,   i t   c o n s i s t s   o f   a   r e f e r e n c e   m o de l   G m ,   a   c o nt r o l l e r,   a nd  a a d a pt i v e   m e c h a ni s m .   A n   e rr o i s   ge n e ra t e w h e n e v e r   t h e   a c t u a l   o ut pu t   o f   t h e   s y s t e m   f a i l s   t o   t r a c t h e   r e f e r e n c e   m o de l   o ut put ,   t h i s   e rr o r   i s   c a l l e t h e   t r a c ki ng   e rr o r   e t ,   a nd  i t   i s   t h e   di f f e r e n c e   b e t w e e n   t h e   a c t u a l   o ut put   o f   t h e   s y s t e m   y ( t )   a nd  r e f e r e n c e   m o de l   o ut put   y m ( t ) :     e t ( t ) = y ( t ) y m ( t )   (7)           F i gu r e   5 .   M R A w i t P ID   Co n t r o l   L a w   o f   Ch o ppe r - F e D M o t o r   S c h e m a t i c   D i a g r a m       T h e   a da pt a t i o m e c ha n i s m   p r o v i de   t h e   c o n t r o l l e w i t h   pa ra m e t e r s   θ ( t )   a t   e a c s a m p l i n g   t i m e ,   de pe n di n g   o n   t h e   v a l ue s   o f   t e t ( t ) u ( t ) ,   a n d   de s i r e i n pu t   r ( t ) .   T h e   pu r p o s e   o f   t h e   A d a pt i v e   a l go r i t h m   i s   t o   f i n t h e   c o n t r o l l e r   ga i n s   s uc t ha t   0 .   A c c o r di n t o   [5]  t h e   o ut put   ( )   i s   a l m o s t   e qua l   t o   t h e   r e f e r e n c e   m o de l   o ut put   ( ) ,   t ha t   i s :     ( ) ( )   (8)     W h i c i s   r e w r i t t e a s :   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       Spe e c ont r o l   of   D m o t or   us i ng   c on v e nt i onal   an ad apt i v e   P ID   c ont r o l l e r s   ( Sar ah  N .   A l - B ar go t hi )   1225   ( ) ( ) ( ) ( )   (9)     T h e   m a i pu rpo s e   of   t h i s   a l go r i t hm   i s   t o   e s t i m a t e   t h e   n e w   pa ra m e t e r s   v e c t o r   θ ( t k )   a t   t i m e   i n s t a nt   t k   by   a ddi ng  a   c o rr e c t i o v e c t o r   t o   t h e   p r e v i o us   pa r a m e t e r s   e s t i m a t i o n   v e c t o r   θ ( t k 1 )   a t   t i m e   i n s t a n t   t k 1   [19].   T h e   e s t i m a t i o e rr o i ( 9 )   i s   t o   b e   m i ni m i z e d   us i n g   R L S   a l g o r i t hm ,   I t ,   r e c u r s i v e l y   a nd  o n l i n e ,   e s t i m a t e s   θ ( t )   by   a ppl y i n g   t h e   f o l l o w i n e qua t i o n s   [5] :     ( ) = ( 1 ) ( ) × [ + ( ) ( 1 ) ( ) ] 1   (10)     ( ) = ( 1 ) ( ) ( ) ( 1 )   (11)     ( ) = ( 1 ) + ( ) [ ( ) ( ) ( 1 ) ]   (12)     W h e r e   ( )   i s   t h e   a da p t a t i o n   g a i a n ( )   i s   t h e   c ov a r i a nt   m a t r i x ,   w hi c i s   a   b y   m a t r i x   gi v e a s :     ( ) =    (13)     A n d     i s   t h e   l e a rni n g   ra t e   o f   t h e   a l go ri t hm .       4.   S I M U LA TI O N   TH E   C O N TR O L   S Y S TE M   U S I N G   M A TA L B /   S I M U LI N K   A N D   R ES U LTS   In  t hi s   p a pe w o r a A P ID   c o n t r o l l e i s   de s i g n e d   a n d   s i m u l a t e t o   c o n t r o l   t h e   s pe e o f   a   c h o ppe r - f e dc   m o t o r   w h e t h e   m o t o r   l o a i s   v a ri e a c c o r di ng  t o   a   f a l o a d.   I o r de r   t o   ha v e   a   b e t t e j udgm e n t   o f   t h e   s y s t e m   pe r f o r m a n c e ,   t h e   m o t o r   w i t h   t h e   s a m e   l o a di ng  c o ndi t i o n   w i l l   b e   c o n t r o l l e w i t c o n v e n t i o n a l   P ID   c o n t r o l l e r.   B o t h   P ID   a n A P ID   s pe e c o n t r o l   s y s t e m   a r e   m o de l e us i n M A T L A B / S i m u l i nk  a s   p r e s e n t e i n   F i gu r e a n d   7   r e s pe c t i v e l y .   T h e   M A T L A B / S i m u l i nk  m o de l s   c o n s i s t   o f   t h e   f o l l ow i n b l o c ks :   a.   Ch o ppe r - F e S e pa r a t e l y   e xc i t e dc   m o t o r ;   b.   P ID   c o n t r o l l e r ;   c.   R e fe r e n c e   m o de l ;   d.   R L S   a da pt a t i o n   a l go r i t h m           F i gu r e   6 .   M A T L A B / S i m ul i n M o de l   o f   Cl o s e L oo P ID   Co n t r o l   o f   Ch o ppe r - F e D M o t o r       T h e   m o t o r   i s   s ub j e c t e t o   a   s t e i n put   o f   a m pl i t ude   1750  r p m   w i t h   a   l o a t ha t   i s   p r o po r t i o n a l   t o   t h e   s qua r e   o f   t h e   m o t o s pe e d.   T h e   s pe e r e s po n s e s   o f   t h e   m o t o a r e   i l l us t ra t e d   i F i gu r e   8.       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 .   1 6 ,   N o .   3 D e c e m be r   2 01 9   :     12 21   -   12 28   1226       F i gu r e   7 .   M A T L A B / S i m ul i n M o de l   o f   A P ID   Co nt r o l   o f   Cho ppe r - F e D M o t o r       T h e   s i m i l a r i t y   of   t h e   A P ID   c o n t r o l   s y s t e m   s pe e a n t h e   r e f e r e n c e   m o de l ' s   i s   v e r y   obv i o us   a t   f i r s t   s i g h t .   T h e   A P ID   c o n t r o l l e a c h i e v e s   e xc e l l e n t   t r a c ki ng,   w i t o n l y   e t   o f   27. 9362   r pm .   T h e   P ID   c o n t r o l l e r ,   o n   t h e   o t h e ha n d   h a d   a   hi g h e r   e t   o f   40. 72 99  rpm ,   t h e   s upe ri o r i t y   of   t h e   A P ID   c o n t r o l l e t ra c ki n g   i s   i l l us t r a t e d     by   F i gur e   9.           F i gu r e   8 .   S pe e R e s po n s e s   w i t h   F a n - L o a d       T h e   s i m i l a r i t y   of   t h e   A P ID   c o n t r o l   s y s t e m   s pe e a n t h e   r e f e r e n c e   m o de l ' s   i s   v e r y   obv i o us   a t   f i r s t   s i g h t .   T h e   A P ID   c o n t r o l l e a c h i e v e s   e xc e l l e n t   t r a c ki ng,   w i t o n l y   e t   o f   27. 9362   r pm .   T h e   P ID   c o n t r o l l e r ,   o n   t h e   o t h e ha n d   h a d   a   hi g h e r   e t   o f   40. 72 99  rpm ,   t h e   s upe ri o r i t y   of   t h e   A P ID   c o n t r o l l e t ra c ki n g   i s   i l l us t r a t e d     by   F i gur e   9.           F i gu r e   9 .   T r a c ki ng  E rr o r       T a b l e   p r e s e nt s   b o t h   c o nt r o l   s y s t e m s   r e s po n s e   c r i t e ri a   a s   w e l l   a s   t ha t   o f   t h e   r e f e r e n c e   m o de l .   T h e   A P ID   s c h e m e   o ut pe r f o r m s   t h e   P ID   s c h e m e   i n   e v e r y   a s pe c t .   It   a c c o m pl i s h e t h e   f a s t e s t   r i s e   a nd  s e t t l i n t i m e s ,   t h e   s m a l l e s t   t ra c ki n a nd  s t e a dy   s t a t e   e r r o r s ,   a n a   n e gl i gi b l e   pe r c e n t a ge   ov e r s h o o t .   T h e   pe r c e nt a ge   o ve r s h o o t   of   t h e   A P ID   c o n t r o l l e i s   d r a s t i c a l l y   r e duc e d;   i t   i s   e v e n   w i t h i t h e   t o l e ra t e e ss .   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       Spe e c ont r o l   of   D m o t or   us i ng   c on v e nt i onal   an ad apt i v e   P ID   c ont r o l l e r s   ( Sar ah  N .   A l - B ar go t hi )   1227   T a b l e   3 .   Co m p a r i s o o D i ff e r e n t   S y s t e m s   w i t F an - L o a d   T i m e   r e s p o n s e   c ri t e ri a   Co n t r o l   C o n f i g u ra t i o n   Re fe r e n c e   M o d e l   P ID   C o n t r o l   A P ID   c o n t ro l     (s )   0 . 0 5 8 6   0 . 0 8 1 7   0 . 0 5 5 5     (s )   0 . 0 9 1 3   0 . 1 5 7 7   0 . 1 1 7 4    %   0 . 7 9 4 8   0 . 4 0 3 4   0 . 2 0 4 8      (rp m )   0   0 . 4 6 9 7   0 . 4 6 9 7     (rm s )   ---   4 0 . 7 2 9 9   2 7 . 9 3 6 2       T h i s   i m p r o v e m e n t   i n   pe r f o r m a n c e   i s   due   t o   t h e   f a c t   t ha t   t h e   A P ID   c o n t r o l l e r   ga i n s ,   u nl i ke   t h e   P ID   c o n t r o l l e r   g a i n s ,   a r e   n o t   c o n s t a nt ,   b ut   t h e y   c h a n ge   a c c o r di n t o   t h e   R L S   a da pt a t i o n   a l go r i t hm   t o   a c h i e v e   pe r f e c t   t ra c ki n o f   t h e   r e f e r e n c e   m o de l .   T h e   c h a nge   i n   t h e   a d a pt i v e   c o n t r o l l e r   g a i n   i s   c a p t u r e i F i gu r e   1 0.   It   i s   c l e a r   t h e   c o n t r o l l e ga i n s   di f f e r   f r o m   t h e i r   i n i t i a l   v a l ue s ,   e a c h   t o   r e a c a   v a l ue   t h a t   b e s t   s ui t   t h e   a ppl i c a t i o n .           F i gu r e   10 .   A P ID   Co nt r o l l e G a i n s   o f   C h o ppe r - F e M o t o S y s t e m   w i t h   F a n - l o a d       5.   C O N C LU S I O N   In   t h i s   p a pe r   a   m o de l   r e f e r e n c e   A P ID   c o n t r o l l e r   w a s   de s i gn e t o   c o n t r o l   t h e   s pe e of   c h o ppe r - f e d   S E D M ,   a   R L S   a l go r i t h m   w i t h   ra t e   l i m i t e r s   w a s   i m pl e m e n t e t ha t   s e pa ra t e l y   a dj us t   e a c h   of   t h e     c o n t r o l l e g a i n s .   T h e   A P ID   c o nt r o l   pe r f o r m a n c e   w a s   o ut s t a n d i n g .   It   ke pt   t h e    %   o f   t h e   t ra n s i e n t   r e s po n s e   l e s s   t h a 0. 2048  %,   i t   a c c o m pl i s h e f a s t   s e t t l i n o f   n o   m o re   t h a 0. 1577  s ,   a n ke pt   t h e   f i na l   v a l ue   o f   t h e   s pe e w i t h i rpm   o ff   t h e   de s i r e r e f e r e n c e   s pe e d.   I t s   a b i l i t y   of   t r a c ki ng  t h e   r e f e r e n c e   s pe e w a s   ph e n o m e na l .   T h e   a da p t a t i o n   a l go ri t hm   pl a y e a   ke y   r o l e   i n   t h e   pe r f o r m a nc e   of   t h e   c o n t r o l l e r.   T h e   R L S   a l go r i t hm   upda t e t h e   v a l ue s   o f   t h e   c o n t r o l l e r   ga i n   a t   e a c h   t i m e   i n s t a n t ,   w h i c h   a l l o w e t h e   c o n t r o l l e r   t o   a do pt   di f f e r e n t   v a l ue s   of   P ID   ga i n s   t h a t   a da p t e t h e   s y s t e m   t o   c h a n ge s   i n   t h e   l o a d.   It   i s   a n   o nl i n e   t u ni n o f   t h e   c o nt r o l l e m o r e   o r   l e s s ,   a n w i t h   a   r a t e   l i m i t e r   a t   t h e   o ut put   o e a c h   c ont r o l l e r   g a i n,   t h e   r a t e   of   c h a n ge   i n   t h e   c o n t r o l l e ga i n s   w a s   l i m i t e t o   p r e v e n t   a n y   s udde c h a n ge   i t h e   c o nt r o l l e g a i n s   w h i c h   e n s u r e d   s y s t e m   s t a b i l i t y .   B a s e o n   t h e   r e s ul t   o f   t h e   w o r o f   t h i s   pa pe r,   t h e   A P ID   c ont r o l l e r   p r o v e i t s   s upe r i o r i t y   ov e r   t h e   c o n v e n t i o n a l   P ID   c o n t r o l l e s y s t e m s .   T h e   P ID   c o n t r o l l e r   w h i l s t   m a y   pe r f o r m   w e l l   e n o ugh   u nde r   c o n s t a n t   l o a di n c o n di t i o n s ,   di n o t   a c c o m pl i s h   a s   go o t r a c ki n i n   t h e   c a s e   o v a r i a b l e   l o a a s   di t h e     A P ID   c o n t r o l l e r.       R EF ER EN C ES   [ 1]   G e o r g e ,   M .   ( 2008 ) .   S p e e c o nt r o l   o f   s e p a r a t e l y   e xc i t e D C   m o t o r .   A m e r i c an  j our nal   of   app l i e s c i e nc e s   5( 3 ) ,   22 7 - 233.     [ 2]   P a v a nkum a r ,   S . ,   K r i s hna v e n i ,   S . ,   V e n ,   g o pa l ,   Y .   B . ,   &   B a bu ,   Y .   K .   ( 2010 ,   N o v e m be r ) .   A   ne ur o - f uz z y   bas e s pe e c ont r o l   of   s e pa r at e l y   e x c i t e D C   m ot or .   In   C o m put a t i o na l   I nt e l l i g e nc e   a nd  C o m m uni c a t i o n   N e t w o r k s   ( C I C N ) ,   20 10   I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o n   pp .   93 - 98 .   I E E E .   [ 3]   G .   G .   R a j a   S e k ha r ,   &   B a s a v a r a j a   B a na k a r ,     S o l a r   P V   f e no n - i s o l a t e d   D C - D C   c o nv e r t e r   f o r   B L D C   m o t o r   dr i v e   w i t s pe e c o nt r o l   I ndone s i an  J our nal   of   E l e c t r i c al   E n gi ne e r i n a nd  C om pu t e r   Sc i e nc e   ( I J E E C S) V o l .   13 ,   N o .   1,   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 .   1 6 ,   N o .   3 D e c e m be r   2 01 9   :     12 21   -   12 28   1228   pp.   31 3 - 323,   J a nu a r y   2019 .   [ 4]   K ha nke ,   M .   P . ,   &   J a i n ,   A .   P .   S .   ( 201 5) .   S pe e c o nt r o l   o f   S e pa r a t e l y   E x c i t e D C   M o t o r   us i ng   v a r i o us   C o n v e nt i o na l   C o nt r o l l e r s .   I nt e r n at i ona l   J o ur na l   of   E n gi ne e r i ng  R e s e ar c h   and   A ppl i c a t i ons 5( 4) ,   67 - 72 .   [ 5]   Q a di r ,   A .   S .   ( 201 3) .   E l e c t r o - m e c ha ni c a l   m o de l i ng   o f   S E D M   ( s e pa r a t e l y   e x c i t e D C   m o t o r )   &   pe r f o r m a nc e   i m pr o v e m e nt   us i ng   d i f f e r e n t   i n dus t r i a l   c o nt r o l l e r s .   L ul u .   c o m .   [ 6]   F a hm y ,   R .   A . ,   B a d r ,   R .   I . ,   &   R a hm a n,   F .   A .   ( 2014 ) .   A da pt i v e   P I D   c o nt r o l l e r   u s i ng   R L S   f o r   S I S O   s t a bl e   a n uns t a b l e   s y s t e m s A dv anc e s   i n   P ow e r   E l e c t r o ni c s ,   2 014 .   [ 7]   M uh a m m e A . I br a hi m ,   e t   a l .   O p t i m a l   P I D   c o nt r o l l e r   o f   a   b r us h l e s s   D C   m o t o r   u s i ng   g e ne t i c   a l g o r i t hm   I nt e r n at i on al   J o ur n al   o f   P ow e r   E l e c t r oni c s   an D r i v e   Sy s t e m   ( I J P E D S) ,   V o l .   10 ,   N o .   2 ,   pp .   822 - 830 ,   J u ne   201 9.   [ 8]   B y a m a ke s N a y a k,   ,   &   S a ng e e t a   S a hu ,   P a r a m e t e r   e s t i m a t i o o f   D C   m o t o r   t hr o ug w ha l e   o pt i m i z a t i o a l g o r i t hm   I nt e r n at i on al   J o ur n al   o f   P ow e r   E l e c t r oni c s   an D r i v e   Sy s t e m   ( I J P E D S) ,   V o l .   10 ,   N o .   1 ,   pp .   83 - 92   ,   M a r c h   201 9.   [ 9]   M a n s o ur ,   T . ,   K o nno ,   A . ,   &   U c hi y a m a ,   M .   ( 201 1) N e u r a l   N e t w o r B a s e T un i ng   A l go r i t hm   f o r   M P I D   C o nt r o l .   In   P I D   C on t r o l ,   I m pl e m e nt a t i on  and   T un i n g .   I nT e c h.     [ 10]   B a dr i y a A hm e O ba i d1 ,   e t   a l .   R e s o l v i ng   o f   o pt i m a l   f r a c t i o na l   P I D   c o nt r o l l e r   f o r   D C   m o t o r   dr i v e   ba s e o a nt i - w i ndu by   i nv a s i v e   w e e d   o pt i m i z a t i o t e c hni q ue ,   I nd one s i a J o ur na l   o f   E l e c t r i c a l   E n gi ne e r i ng  a nd  C om pu t e r   Sc i e nc e   ( I J E E C S) V o l .   15 ,   N o .   1 ,   pp .   9 5 - 103 ,   J ul y   2019 .   [ 11]   A l e j a nd r o .   R i nc ´ o ,   e t   a l .   C o nt r o l l i ng   a   D C   M o t o r   t hr o ug L y pa uno v - l i ke   F u nc t i o ns   a nd  S A B   T e c hni qu e   ,   I nt e r n at i on al   J o ur n a l   o f   E l e c t r i c a l   and  C om p ut e r   E ng i ne e r i n ( I J E C E ) V o l .   8,   N o .   4,   p p.   2 180 - 219 8,     A u g us t   2018 .   [ 12]   H a m e e d ,   W .   I . ,   &   M o ha m a d ,   K .   A .   ( 2012 ) .   S p e e d   c o nt r o l   o f   s e pa r a t e l y   e xc i t e dc   m o t o r   us i ng   f uz z y   ne ur a l   m o de l   r e f e r e nc e   c o nt r o l l e r .   I nt e r n at i on al   J o ur n al   o f   I ns t r um e nt a t i o and   C ont r ol   S y s t e m s   ( I J I C S)   V o l ,   2 ,   27 - 39 .   [ 13]   C ha n,   C . C .   ( 19 87) ,   L o w - c o s t   e l e c t r o ni c - c o nt r o l l e v a r i a b l e - s p e e r e l uc t a nc e   m o t o r s .   I E E E   t r a ns a c t i o ns   o i ndu s t r i a l   e l e c t r o ni c s ,   ( 1) ,   95 - 100 .     [ 14]   S a t t i g e r i ,   S . ,   P a t i l ,   M . ,   H ude d,   S . ,   a nd  M a l a s he t t i ,   M . ,   ( 201 6) .   S pe e C o nt r o l   o f   D C   M o t o r   us i ng   C ho ppe r   ( M A T L A B   S i m ul a t i o n) .   ( V o l .   3)   I nt e r n at i on al   J our n al   o R e c e nt   T e c hno l og i e s   i M e c han i c al   an E l e c t r i c a l   E ngi ne e r i n ( I J R M E E ) .     [ 15]   N a g a r a j a n ,   D .   R . ,   S a t h i s hkum a r ,   S . ,   B a l a s ub r a m a ni ,   K . ,   B o o ba l a n,   C . ,   N a v e e n ,   S . ,   &   S r i dha r ,   N .   ( 2 016 ) .   C ho ppe r   F e S pe e C o nt r o l   o f   D C   M o t o r   U s i ng   P I   C o nt r o l l e r .   I O SR - J ou r nal   o f   E l e c t r i c a l   and  E l e c t r on i c s   E ngi ne e r i ng   ( I O SR - J E E E ) ,   1 1( 3) ,   65 - 69.   [ 16]   K a na i ,   M .   M . ,   N de r u ,   J .   N . ,   &   H i ng a ,   P .   K .   ( 2011 ) .   A dap t i v e   P I D   D C   m ot or   s pe e c on t r ol l e r   w i t h   pa r am e t e r s   opt i m i z e w i t hy b r i op t i m i z at i on  s t r at e gy .   In   S e c o nd  I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o A d v a nc e s   i E ng i n e e r i ng   a n T e c hno l o gy ,   pp.   12 1 - 127 .   [ 17]   C he n,   C .   ( 201 5) .   S e l f - t un i ng   P I D   C o nt r o l   o f   I nduc t i o M o t o r   S pe e C o nt r o l   S y s t e m   B a s e o D i a g o na l   R e c ur r e nt   N e ur a l   N e t w o r k .   I nt e r n at i on al   J o ur n al   o f   C o nt r o l   a nd   A u t om a t i o n ,   8( 1 0) ,   321 - 334 .   [ 18]   Z hu,   L .   ( 2008 ) .   A da pt i v e   c o nt r o l   o f   s i nu s o i da l   br u s h l e s s   D C   m o t o r   a c t u a t o r s .     M i c hi g a n   T e c hno l o g i c a l   U n i v e r s i t y .   [ 19]   S a hpu t r o ,   S .   D . ,   F a di l a h,   F . ,   W i c a ks o no ,   N .   A . ,   &   Y us i v a r ,   F .   ( 20 17 ,   J ul y ) .   D e s i g and  i m p l e m e nt at i on  o f   adap t i v e   P I D   c ont r o l l e r   f o r   s pe e c on t r o l   o f   D C   m o t or .   I Q ua l i t y   i n   R e s e a r c ( Q i R ) :   I nt e r n a t i o na l   S y m po s i um   o n   E l e c t r i c a l   a nd  C o m pu t e r   E ng i ne e r i ng ,   2 017   15 t h   I nt e r n a t i o na l   C o nf e r e nc e   o n,   pp .   179 - 183 .   I E E E .       B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S       S a r a N a bh a A l - B a r g o t hi   r e c e i v e t h e   B . E ng .   d e g r e e   f r o m   T he   H a s he m i t e   U ni v e r s i t y ,   Z a r qa ,   J o r da n ,   i 2 009 ,   a nd  t h e   M . S c .   d e g r e e   f r o m   Al - B a l q a   A ppl i e d   U ni v e r s i t y ,   S a l t ,   J o r da n,   i n   20 18 .   S he   i s   c ur r e n t l y   a   l a bo r a t o r y   s upe r v i s o r   i t he   D e p a r t m e n t   o f   M e c h a t r o n i c s   E ng i ne e r i ng ,   F a c ul t y   o f   E ng i ne e r i ng ,   H a s h e m i t e   U ni v e r s i t y .   E m a i l :   S a r a hb_ e ng @y a hoo . c om     G ha z i   M .   Q a r y o ut i   r e c e i v e h i s   B . S c .   i e l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   f r o m   D a m a s c us   uni v e r s i t y   i n   1982 ,   a nd  M . S   i n   M e c ha t r o ni c s   E ng i ne e r i ng   f r o m   A l - B a l qa   A ppl i e U n i v e r s i t y   J o r da i 2 006 ,   a nd  P h . D .   de g r e e s   i M e c ha t r o ni c s   E ng i ne e r i ng   f r o m   D e   M o nt f o r t   U n i v e r s i t y   i L e i c e s t e r ,   U K   i 2015  H i s   r e s e a r c i n t e r e s t s   a r e   i P o w e r   E l e c t r o ni c s   a n E l e c t r i c   M a c h i ne   D r i v e s ,   C N C   M a c hi n e ,   3D   P r i n t e r ,   E n e r g y   E f f i c i e nc y   a nd  M a na g e m e n t ,   a nd  R e n e w a bl e   S y s t e m .   E m a i l   :   g ha z i _qa r y o ut i @ba u. e du . j o       Q a z e m   J a be r   r e c e i v e hi s   M . S .   a nd  P h . D .   de g r e e s   i n   E l e c t r i c a l   D r i v e   a n A ut o m a t i o n   E ng i ne e r i ng   f r o m   M o s c ow   P o w e r   I ns t i t ut e   i 1 982  a nd  198 r e s pe c t i v e l y .   C ur r e n t l y   D r .   Q a z e m   J a be r   a P r o f e s s o r   a t   D e pa r t m e n t   o f   M e c ha t r o ni c s   E ng i ne e r i ng ,   A l - B a l qa   A ppl i e U ni v e r s i t y   J o r da n .   H i s   r e s e a r c i n t e r e s t s   a r e   i P o w e r   E l e c t r o ni c s   a nd  E l e c t r i c   D r i v e s ,   E n e r g y   E f f i c i e nc y   a nd  M a na g e m e n t ,   a nd   R e ne w a b l e   S y s t e m .   E m a i l   :   qa z i m j a b e r @ ba u . e du . j o         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.