TELKOM NIKA Indonesia n  Journal of  Electrical En gineering   Vol.12, No.4, April 201 4, pp. 2667 ~ 2 6 7 6   DOI: http://dx.doi.org/10.11591/telkomni ka.v12i4.4096          2667     Re cei v ed Au gust 7, 201 3; Re vised O c to ber 17, 20 13;  Accept ed No vem ber 5, 20 13   CLF Based Stabilization of Chaos in PMSM with  Uncertain Parameters      Chua nshe ng  Tang*, Yueh ong Dai, Hua  Sun   Schoo l of Mechatron i cs Engi neer ing, Un iver sit y  of El ectro n i c  Science a nd  T e chnolog of Chin a, Che n g d u   611 73 1, Chin a   *Corres p o ndi n g  author, e-ma i l : tcs111@1 63. com      A b st r a ct   T he rob u st stabil i z a ti on pr o b le m of ch ao s suppr essio n  for per man e n t ma gn et synchro nou s   m o tors (PMS M) drive system  is investigated in  pres enc e  of parametric uncertainties . Based on c o ntrol  Lyap un ov func tion (C LF ) app roach, a  new  state feed back  control l er is  de sign ed to re al i z e  t he state  of th e   system  gl oba ll y asy m ptotic all y  stabl e.  The st abil i ty of th e pr opos ed c ontro l  sche m e is v e ri fied vi Lyap un o v   stable the o ry. F i nally, si mu lat i on res u lts ill us tr ate the effectiveness of  the p r esente d  meth od.      Ke y w ords : p e rm an en t ma gne t syn ch ron ous m o to r, ch a o control, co n t rol Lya p u nov  function, stat e   feedb ack contr o l      Copy right  ©  2014 In stitu t e o f  Ad van ced  En g i n eerin g and  Scien ce. All  rig h t s reser ve d .       1. Introduc tion  With the adv antage s of hi gh torq ue/ine r tia ratio,  high torque/weight ratio, c o mpac s i z e   and no  roto r l o ss, permane nt magnet  synch r on ou m o tor  (PMSM )  drive  sy stem has been wid e ly  use d  in indu strial appli c atio n, such as in  robot i c  syste m , CNC  syst em, disk drive  systems, an d so  on [1-3]. Duri ng the past  years,  the  st ability of the motor drive system, whi c h is an essent ial   requi rem ent f o r i ndu strial  a u tomation  ma nufactu ring,   h a s re ceive d  consi derable   a ttenuation. Up   to now, it ha s bee n found  that chao wa s wid e ly  existed in all kinds of moto r drive syste m s,  su ch a s  indu ction moto rs,  DC moto rs, and switched  relu ctan ce  motors [4]. Chaotic b ehavi o r in   perm ane nt magnet  DC m o tor ope n d r ive syste m  wa first add re ssed by Hemati  [5]. Li in [6] has  found that  ch aos  wa also  existed i n  p e rma nent m a gnet syn c h r o nou s moto r (PMSM). With out  con s id erin g power ele c tri c  swit chin g, PMSM  dr ive   system  can  be tran sform ed into  a typ i cal  Lore n syst em, whi c h i s  well  kno w n exhibiting  chaoti c  be havior. In most en gine ering   appli c ation s , this unde si ra ble cha o tic o scill ation,  whi c h will extrem ely destroy th e stabilization  of  the system o r  even indu ce  system  collap s e,  sh ould b e  supp re ssed  or even elimi nated.   Re cently, nu mero us meth ods h a ve be en su cc e ssfu lly used to control PMSM  chaoti c   system,  su ch  as feedb ack co ntrol [7,  8], passivi ty control [9], d y namic  su rfa c co ntrol [1 0],  adaptive cont rol [11, 12], sliding  mo de control [13], finite time cont rol [14], Lyap unov expon e n ts  approa ch [1 5 ,  16] an d fu zzy control [1 7, 18]. Ho we ver, mo st of  those  metho d either do   not  con s id er un certain (such   as  fe edb ack control  an d pa ssivity  control)  pa ra meters o r  h a ve   compli cate d control  st ru cture (such  as Lyapun ov expone nts ap proach and fu zzy co ntrol ) , which   have preve n ted the appli c ation of  those  methods in p r acti ce.    Control Lyap unov fun c tio n  is o ne of t he mo st po werful tool to  desi gn  controller fo nonlin ear  systems, which  wa s first intro duced by  Art s tein [19]   an d Sontag [2 0 ]. This meth o d converting st ability descri p tions into t ools fo r solv ing  stabili zati ons , has made tremendous  impact o n   sta b ilizatio n the o ry. Up to  no w, CL meth od ha s b een  su ccessfully  applie d to co ntrol   manipul ators [21], converter  syst em s [ 22], high -volt age  dire ct  current  (HV D C) sy stems [ 23],  swit che d  sy st ems [ 2 4]  and  som e  no nlin ear  sy st em with time d e l a y [25]. Wan g  et al. [26,  27]  first u s ed thi s  method to  a c hieve  ch aoti c  syn c h r o n ization of two  chaotic  sy ste m s. But it ha s on disa dvantag e  that the  re sp onse  spe ed  o f  the p r op os e d  control  syst em i s  n o t tun able, b e cau s e it  has n o  adju s table  contro l param eters in the cont roller. In fac t, it is  nec es sary to provide  adju s table  co ntrol pa ram e ters fo r u s ers.  To so lve thi s  problem, Y ang et al. [28] prop osed  an  improve d  co ntrolle r with  time-vary p a ram e ters fo r nonli nea system. Th e  introdu ction  of  adju s table ti me-vary pa rameter h a not onl y lessened the  co ntrolle r’s d e p ende nce on  th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 4, April 2014:  2667 – 2 676   2668 sele ction  of  CLF,  but al so  made  the  co ntrolle r o p timal for some  a d justa b le  co n t rol pe rfo r ma nce  indexe s . To t he be st of ou r kno w ledg e, there  ha n o  re sult repo rted in the lite r ature so far  to  apply this me thod to stabili ze chaoti c  system s. In  this paper, we attempt to  use this ap pro a ch to  control PMSM chaoti c  sy stem with uncertain pa ram e ters.    This p ape r is organi zed  as follo ws.  Section 2 int r odu ce s the  basi c  con c e p ts and   lemma s of CLF. In Section 3, we pre s e n t the c hao s model of PMSM driv e syst em first. And then  the cont rolle r is desi gne d based on  CL F theory and  the the stab ility of the controlled  clo s e d   system s i s  verified a c co rding to Lya p unov sta b ility theory. Sect ion 4 p r e s ent s the  simul a tion  results to illustrate the effectiveness of  the method. Fin a lly, Section 5 con c lu de s.      2. Basic Con cepts and Le mmas  Important con c ept s and le mmas n e cessary for  cont roller de sig n  a r e given bel o w Defini tion1:  [ 29]   Con s id er  the followin g  affine nonlin e a r sy stem.     () ( ) x fx g x u  ,                                                                                          (1)    Whe r n x R  denotes the state vector of the system,  m uR  denotes the control  input vector,   () : nn f xR R  and  () : nm g xR R  are sm ooth vector fi elds  with nonl inear  (0 ) 0 f . A positive   definite fun c tion  V (x) i s  a  CLF of the  syst em (1 ) if it is  smooth,  pro p er, an d satisfi e s the foll owi ng  condition:     () 0 , 0 ( ) 0 gf LV x x L V x  ,                                                               (2)    Whe r () g LV x  and  () f LV x  denotes the Lie de rivative of  () Vx  along  () g x  and  () f x r e spec tively.  Rem a r k  1 () Vx  p o sitive me an s that  (0 ) 0 V  an () 0 Vx  for  0 x , and  () Vx  prope r mean that  (0 ) V    as   x  Defini tion 2 :   [29] Assume  that  () kx n RR is a fu nction  with  (0 ) 0 k () uk x  is alm o st   smooth o n   n R  if it is smooth a w ay from the  orig in a nd co ntinuou s at the origin of  n R Lemma 1:   [29]   Let  (, ) Vx  is a CLF of system (1). The n  there exist s  an almo st smooth   feedba ck con t rol  la () uk x  such that  syste m  (1 ) i s  glob a lly  asym ptotically stable. And  t h e   control law   is   () () () T uk x p x x  ,                                                                      (3)    22 4 [( ) ( ) ( ( ( ) ) ] ( ) , ( ) 0 () 0, ( ) 0 xx x x x px x    ,                 (4)    Whe r () () f x LV x and  () () g x LV x Proof:  If   () 0 x , note that  (, ) Vx  is a CLF of system  (1), then  (, ) ( ) ( ) 0 f Vx x L Vx    If  () 0 x , 2 4 ( , ) ( ) ( ) ( , ) () ( ( () ) ( ) 0 Vx x x k x x x x   Thus,   (, ) 0 Vx  for all  states  x More over,  () () f x LV x  is continu ous a nd  2 4 (( ) ) (( ) ) xo x  , s o   () uk x  is co ntinuou s at  the origin. Th us  () uk x  an almost  smooth  cont rol and it is gl obally asymp t otically stabl e at the  equilibrium  x =0.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     CLF Based S t abilization of Chaos in PM SM wi th Uncertain Param e ters  (Chuansheng Tang)  2669 Rem a r k  2 I n  co ntrol the o ry, a co ntro l Lyapunov f unctio n   (, ) Vx  is a gene rali zati on of the  notion of Lya punov fun c tio n   () Vx  used in the  stability anal ysis. The o r di nary Lyapu no v function   is u s e d  to  test wheth e r a  d y namical   syst em i s   stable  (more re stri ctively,  asympt otically  stable ) That is,  wh ether th syste m  sta r ting in   a state   0 x  in some domain    will remain in  , or for   asymptotic  st ability will eventually return to  0 x . The control-Lyapu no v function is  use d  to tes t   wheth e r a sy stem  i s   fe ed back stabl e,  that  is, whet her  for any state  x   th ere exists a cont rol  () uk x su ch that the system  can b e  brou ght  to the ze ro state  with the co ntrol      3. Contr o ller Design fo r PMSM Chao tic Sy stem  In this  se ctio n, it is given  the chao s m o del  of the PM SM drive  syst em an d at th e sa me  time the co ntrolle r is  desi g ned in  detail. Then,  Th e stability of the prop osed  co ntrol sch e me  is  verified via Lyapun ov stabl e theory.     3.1. D y manic Model and Chao tic Ch a r act eristic s  of PMSM Ch aotic Sy stem  The tra n sfo r med mod e l o f  PMSM with the smo o th ai r gap  can  be  expre s sed a s  follows   [3]:     () dd q d qq d q qL ii w i v ii w i w v wi w T    ,                                                                            (5)    Whe r d v q v d i , and  q i  are the tran sform ed stator  vo ltage com p o nents an d current   comp one nts i n  the d-q fra m e,  w  and  L T  are the transfo rmed an gle speed an d external lo ad  torque re spe c tively,  and  γ   and  σ   are the motor pa ram e ters.    Con s id erin g the case that, after an o p e r ation  of the  system, the e x ternal inp u ts are  set   to z e ro, namely,  0 dq L vv T   , system (5) be com e s a n  autonom ou s syste m     () dd q qq d q ii w i ii w i w wi w    ,                                                                                     (6)    The mode rn  nonlin ear the o ry su ch a s  bifurcatio n and  chao s ha s b een used to study  the   nonlin ear ch ara c teri stics  of PMSM dri v e system   in  [6]. It has f ound th at ,  with the  ope rating   para m eters γ   and  σ   falling  into a certai n area, PMS M  will exhibit complex dy namic b ehavi o r,   su ch a s   peri o dic, qu asi  pe riodic  and  cha o tic be havio rs. In o r de r to  make  an  overall inspe c tion  of  dynamic b e h a vior of the PMSM, the bi furcation dia g ram of the angle spe ed  w  wit h  incre a si ng  of the p a ra m e ter   is illust rated in Figure 1(a). W ca n see that the sy st em shows  abundant  and complex  dynamical be haviors with i n crea sing p a rameter  . The typical ch aoti c  attra c tor i s   s h ow n  in  F i gu r e  1( b )   w i th   0 dq L vv T  25 , and  5. 46 Acco rdi ng to  cha o s th eory, the Lyapu nov  expon en ts and  po we r spect r um a r e two   effective met hod s to dete r mine  whethe r a continuo us dynami c  sy stem is  cha o tic. In ge neral, a  three - dime nsi onal no nlinea r system h a s one po sitive Lyapunov e x ponent s, implying that it  i s   cha o tic.  Fig u r 1 ( c)  a nd (d) sho w   the  Lyapun ov expone nts a n d  power  sp ect r um of PMS M   cha o t i c sy st e m   (6 ) wit h     25 , and  5. 46 . Wh e n  the  param eters a r set  as ob ove,  cal c ulate d  Lyapun ov exponents a r e:  1 0. 47 9453 E L 2 0 . 0 249 05 E L  3 7.91 454 8 E L  ,and   the Lyapun ov dimensi on is  2.0574 32 L D , which me an s the syste m  is ch aotic.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 4, April 2014:  2667 – 2 676   2670   (a)     (b)       (c )     (d)     Figure 1. Bifurcatio n De ag ram and the Chara c te ri zatio n s of Ch ao s in PMSM  (a) Bifurcatio diagram of st ate variable  w  with the para m eter  , (b) typical  cha o tic  attracto r,  (c)  Lyapun ov  expone nts, (d ) power  spe c t r um of state variabl w       With un ce rtai n paramete r s, the dynamic  mod e l of the syste m  can be d e scri bed a s   follows :     () () ( ) dd q qq d q ii w i ii w i w wi w    ,                                                                      (7)    Whe r γ  an σ  represe n t  the unce r tainty of  γ   and  σ  resp ectively and are both  boun ded.    Be c a us e th p a r ame t e r and  are  related to the parameters  of PMS M  drive  sy ste m su ch a s   re sistors, in duct o rs, mag netic,  whi c w ill ch ange i n  a  certain the rang e of tempe r at ure.  Therefore, thi s  a r ticle  assu mes th at the  fluct uation ra nge  of syste m   param ete r s is  30%, tha t  is,  1 0.3  2 0.3  .     3.2. Contr o ller Desig n     System (6) i ndicates th ree equilibrium  points:  0 (0 , 0 , 0 ) S 1 (1 , 1 , 1 ) S   , and  2 ( 1 ,1 ,1 ) S   . Given that  25 0 S  is l o cally  stable,  and   1 S  and  2 S  are b o th  locally un stab le [6] . Assuming that one  e quilibri um poi nt of system (5) is  (, , ) dd q d d Si i w , then:  0 50 10 0 15 0 200 -10 0 10 20 30 40 γ w 0 20 40 60 -5 0 0 50 -20 0 20 i d i q w 0 20 40 60 80 10 0 120 -2 0 -1 5 -1 0 -5 0 5 10 Ti m e Ly apunov  ex ponen ts 0 200 0 400 0 60 00 800 0 10000 0 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1  f P o w e r  S pec tr um Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     CLF Based S t abilization of Chaos in PM SM wi th Uncertain Param e ters  (Chuansheng Tang)  2671 0 0 () 0 dd d d d q d qd q d d d d d dq d d ii w i ii w i w wi w    .                                                                    (8)    To qui ckly st abilize to equilibrium  point  (, , ) dd q d d Si i w 1 u  and  2 u  are u s ed to  cont rol t he  system (7). Under the  cont rol efforts  1 u  and  2 u , the control l ed system  ca n be rep r e s e n ted as:     1 2 () () ( ) dd q qq d q ii w i u ii w i w u wi w    .                                                           (9)    Let  1 dd d ei i  2 qq d ei i   and   3 d ew w , we can  obtain the d y namic e rro equatio ns of the syste m   11 2 3 2 3 1 22 1 3 1 3 3 3 2 32 3 () () ( ) dq d dd d d ee e e e w e i u ee e e e w e i e e w u ee e    .                  (10)    In orde r to de sign the  controller system  (10 )  ca n be rewritten in a  comp act form  as     () ( ) ef e g e B u                                                                                     (11)    Whe r 12 3 (, , ) T ee e e (, ) T   and  12 3 2 3 21 3 1 3 3 23 () () dq d dd d ee e e w e i f ee e e e w e i e ee    ,  3 23 00 () 0 0 d ge e w ee       , 12 (, ) uu u 10 01 00 B  is cont rol i nput matrix.      The  cont rol  obj ective  is  to  stabil i ze  the  syst em (9) at t he equilibrium poi nt  (, , ) dd q d d Si i w , that is,  we  desi gn the  controller to stabilize the  error system   (10) at  e =0.  S o  we   will focus on t he controller  des i gning for system (11).   Theorem 1.  Con s id er e rro r dynami c  system (11 ) . If th e positive fun c tion  V (e ) is d e fined by:     22 2 1 12 3 2 () ( ) V e eee  ,                                                                                          (12)    Then   there e x ists  a n  almo st smooth   fe edba ck cont rol  la (, ) uk e  such  that sy stem  (11) is   globally a s ymptotically st ab le. And the co ntrol law  u  is   (, ) ( , ) ( ) T uk e p e e   ,                                                                           (13)    2 24 [ ( ) ( ) ( () () ) ( ( ( ) ) ] ( ) , ( ) 0 (, ) 0, ( ) 0 ee e e e e e pe e   ,      (14)    Whe r () () f eL V e () () B eL V e () () g eL V e and   μ  is an adju s table p a ra m e ter.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 4, April 2014:  2667 – 2 676   2672 Proof.    12 3 ( ) () [ ] () f eL V e e e e f e  12 3 3 23 0 0 () ( ) [ ] 0 0 gd eL V e e e e e w ee       12 3 1 2 () () [ ] [ 0 ] B eL V e e e e B e e  Cas e  1)  If  () () 0 B eL V e   and  0 e , we c a n obtain that  12 0 ee  and  3 0 e Then,  2 3 ( ( ) ( ) ) () () ( ) 0 f V fe g e L V e e e e   , s o   () Ve  is one   CLF  of  system   (11 ) 2 3 () ( ( ) ( ) ) () () ( ) 0 V Ve f e g e B u e e e e   Cas e  2)  If  () 0 e () ( ( ) ( ) ) () () () ( , ) V Ve f e g e B u e e e k e e     24 () () ( ( ) ( ) ) ( ( () ) ee e e e   24 (( ) ( ) ) ( ( ( ) ) 0 ee e     Thus , for all ( x μ ), the posi t ive and prop er functio n   V (e) de cre a se a l ong the traje c tory of  the error  syst em (11 ) .    Moreove r () () f eL V e and  () () g eL V e  are bot h continu o us, and  2 4 (( ) ) ( ( ) ) eo e  , s o   (, ) uk e  is  co ntinuou s at th e  origi n . Thu s   (, ) uk e an al mo st  smooth  cont rol and it is glo bally asympto t ically  stable f o r sy stem (1 1 )  unde r control effect  u     4. Simulation results   We u s e SIM U LINK of MA TLAB to verify the f easibili ty of the prop ose d  controll er for a   PMSM cha o tic sy stem. In the sim u lation , the fourth-order  Run ge–K utta method i s  u s ed to  sol v the sy stem with time  ste p  si ze  0.00 1. The  pa ram e tric val ues of  PMSM a r e t he  same  a s   in  Section  3.  Without l o ss of g ene ralit y, we  sele ct  S 1  ( 1 1 1 ) a s  the  desi r e d   equilib rium p o int. When  γ =25, the desi red equilibri um point is S 1  (24,  23 23 ). The control  method takes effect after  t =20  s and the  adjusta ble p a ram e ter  μ =5.     Figure 2. State Traje c tori es ( d i , q i  and  w ) and  Control Input  u of System (9) without  Con s id erin g Un certai n Parameters.   0 10 20 30 40 0 20 40 60 t i d 0 10 20 30 40 -20 0 20 40 t i q 0 10 20 30 40 -2 0 -1 0 0 10 20 t w 0 10 20 30 40 -15 -10 -5 0 5 t u Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     CLF Based S t abilization of Chaos in PM SM wi th Uncertain Param e ters  (Chuansheng Tang)  2673   Figure 3. State Traje c tori es ( d i , q i  and  w ) and  Control Input  u of System (9) Con s ide r ing  Un certai n Parameters      The  simul a tio n  results  with  only  one  co ntrol i nput, th at is,  [0 1 0 ] T B , is shown in   Figure 2  (with out co nsi d e r ing un ce rtain  para m eter s)  and Fi gure 3  (witho ut con s i derin g un ce rt ain  para m eters). It can be se e n  from Figu re 2 and Fig u r e 3 that the state traje c to ries a nd cont rol  input of the cl ose d  loop PM SM chaoti c  system with  on ly one control  input can q u ickly sta b ilize to   its unstabl e equilibri um poi n t S 1 . We  ca n seen f r om  Figure 2  and   Figure 3 th at  it take s ab out  2s  to stabli z e  t hem to  S 1 but the r are st ron g   ch attering  ph e nomen on  wh en the  u n ce rtain   para m eters is con s ide r ed.   Figure 4  and  Figu re 5  sh ow th e the  st ate traje c to ries  and  co ntrol input s of t he PMSM  cha o tic  syste m  with  two  control i nput s.  We  ca se e   from Figu re 4 that  t he  state s  of th syste m   stabili ze to S1 within 1 s , and there a r no over sho o t in the contro l inputs. Moveover, wh en th e   uncertain  parameters a r e take n into con s ide r ation,  th e state s  of the syst em s ca also st abili ze   to their  equil i brium  with n o  chatte ring.  So, t he perfo rman ce of th e PMSM cha o tic syste m  with  two control i n puts i s  si gnifi cantly better than that  with  just on e control input. It ha s fast, a c cura te   and ro bu st pe rforma nce of the se con d  method (with two control in puts).     Figure 4. State Traje c tori es ( d i , q i  and  w ) and  Control Input ( 1 u and  2 u of Syst em (9)  withou Con s id erin g Un certai n Parameters  0 5 10 15 20 0 20 40 60 t i d 0 5 10 15 20 -2 0 0 20 40 t i q 0 5 10 15 20 -2 0 -1 0 0 10 20 t w 0 5 10 15 20 -6 0 -4 0 -2 0 0 t u 0 10 20 30 40 0 20 40 60 t i d 0 10 20 30 40 -2 0 0 20 40 t i q 0 10 20 30 40 -2 0 -1 0 0 10 20 t w 0 10 20 30 40 0 5 10 15 t u     u 1 u 2 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 4, April 2014:  2667 – 2 676   2674   Figure 5. State Traje c tori es ( d i , q i  and  w ) and  Control Input ( 1 u and  2 u of Syst em (9)   Con s id erin g Un certai n Parameters      Figure 6  sh ows the  stat e traje c tori es  i d  of the p r opo se con t roller  with d i fferent  adju s table pa ramete μ . It  sho w s that with the incre a s ing of pa ra meter  μ , the transitio n time is   redu ce d acco rdingly. So we can  choo se  the paramet er  μ  accordin g to the desig n requi rem e n t  of  the system p e rform a n c e.       (a)     (b)       (c )     (d)     Figure 6. State Traje c tori es of PMSM C haotic System  with Differe nt Paramete μ : a)  μ = 0 .5, b)  μ =2,  c)  μ =4 d)   μ =10   0 5 10 15 20 0 20 40 60 t i d 0 5 10 15 20 -20 0 20 40 t i q 0 5 10 15 20 -20 -10 0 10 20 t w 0 5 10 15 20 - 200 - 100 0 100 t u     u 1 u 2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 10 20 30 40 50 60 t i d 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 10 20 30 40 50 60 t i d 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 10 20 30 40 50 60 t i d 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 10 20 30 40 50 60 t i d Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     CLF Based S t abilization of Chaos in PM SM wi th Uncertain Param e ters  (Chuansheng Tang)  2675 5. Conclusio n   We devel op  a novel nonli near fee dba ck co nt rol  sch eme that acc ounts fo r parameter  uncertaintie s   in a PMSM chaotic  syste m . This  cont roller i s  de sig ned b a sed o n  CLF  theo ry. The   advantag es o f  the propo se d controlle r are as follo ws:    1) It has a  unified form for PMSM cha o ti c  sys tem with  or without parametric   uncertaintie s .  So the exact mathematic model of  th e syste m  is  not req u ired.  If there are  no  uncertain p a rameters, the para m eter  δ  meets  δ =0 in  the cont rol la w (14 ) ;   2) The  re spo n se  spe ed of  the clo s ed -l oop a r e tuna ble. It has b een verifie d  that an  approp riate in cre a se of the gain  μ  can eff e ctively impro v e the re sp on sivene ss of the system;    3) Its  stru ctu r e is  ea sy to d e sig n  an d im plement. Th e  pre s e n ted m e thod i s  e qua l to only  add the  cont rol voltages to  the state eq uation of PSM S. So it can solve the p r oblem exi s tin g  in  [8] and [11] that there is no  controllabl e variabl e to  con t rol in the spe ed equ ation o f  the system.   Future  re se arch  sho u ld i n vestigate th e i m pleme n tatio n  of the  pro p o se d control  scheme  by usi ng  an  experim ental  setu p. The   scheme  c an  also  be  exte nded  to  synchroni ze  PMS M   cha o t i c sy st e m s wit h  un ce rt ain pa ramet e rs.         Ackn o w l e dg ements   This  wo rk wa sup porte by the Nation al Scie nce an d Te chn o logy  Major Proj ect of the  Ministry of Science and Te chn o logy  of China (Proje ct No. 200 9ZX0 4001 ).         Referen ces   [1]  F a rzad T ,  Hamed N. Ma xim u m torqu e  per  amper contro l  of perman ent  magn et s y nchr ono us motor   usin g g e n e tic  a l gorit hm.  T E LK OMNIKA T e lec o mmunic a tio n   Co mp uting  El e c tronics  an d C ontrol.  20 11;   9(2): 237- 44.   [2]  Hua ng  X,  Li R. Nov e desi g n for  direct  tor que  co ntrol s ystem of PMSM T E LKOMNIKA Indo nes ia n   Journ a l of Elec trical Eng i ne eri ng.  201 3; 11(4) : 2102-2 1 0 9 [3]  Song  X. Des i g n  and sim u l a ti on of PMSM  feed back li ne ali near izatio n co ntrol s y st em.  TELKOMNIKA  Indon esi an Jou r nal of Electric al Eng i ne eri ng.  2013; 1 1 (3): 1 245- 125 0.   [4]  Cha u  KT , W a n g  Z .  Chaos  in  eletric  drive s ystem : anal ys is, control  an d a pp lic atio n. Sin gap ore: Jo h n   W ile y  & So ns Inc; 2011.   [5]  Henm ati N. Strang e attractors  in brush l ess D C  motors.  IEEE Trans Circuit s Syst-I.  1994; 49: 40-5.   [6]  Li Z ,  Park JB,  Joo YH, Z han g  B. Bifurcation s  and ch aos in  a perman ent- m agn et s y nc hr ono us motor.   IEEE Trans Circuits Syst-I . 2002; 49(3): 3 83- 7.  [7]  Ren  HP, L i u  D .  Non lin ear  fee dback  co ntrol  of cha o in  per mane nt ma gne t s y nchro n o u motor.  IE EE  Trans Circuits  Syst-II . 2006; 5 3 (1): 45-5 0 [8]  Loría A. Rob u st Line ar C ontrol of (Ch aot ic) Perma n ent-Mag net Sync hro nous  Motors W i th   Uncertainties.  IEEE Trans Circuits Syst-I.  2009; 56(9): 2 109 -22.  [9]  Wu  ZQ,  T an FX Passivity control of per m a nent m a gn et synchronous m o tor chaot i c system s .   Procee din g s of  the CSEE.  2006; 26(1 8 ): 159 -63.  [10]  DQ W e i XSL,  BH W ang, JQ.  Ro b u st ada ptiv e d y nam ic surface contro l of chaos i n  perm ane nt magn e t   s y nc hro nous m o tor.  Phys Lett A.  2007; 36 3(1 - 2): 71-7.   [11]  W e i DQ, Z han g B, Qiu DY, L uo  XS. Ada p tiv e  c ontro lli ng ch aos p e rman ent  magn et s y nch r ono us motor   base d  on the L a Sal l e the o r y Acta Phys Sin . 200 9; 58(3): 60 26-9.   [12]  Li C L , Yu SM.  Adaptiv e ch a o tic cont ro l of  perma nent m a gnet s y nc hro n ous motor.  Act a  Phys Sin 201 2; 60(1 2 ): in press.   [13]  Hua ng  CF , Lia o  T L , Chen  C Y , Yan JJ. T he d e si g n  of  qu asi-sli d in g m o de co ntrol  for  a p e rman ent   magn et s y nc hr ono us motor  w i th unmatche d   uncerta inties.  Com p  Math Appl . 201 2; 64(5):  1036- 43.   [1 4 ]   We i  D ,  Zh an g B. C o n t ro l l i n g ch ao s in  pe rma n e n t  ma gne t sy n c h r o n ous mo to r ba sed o n  fin i te -ti m stabilit y the o r y .   Chinese Physics B.  2009; 18( 4): 1399- 40 3.  [15]  Z r ibi M, Oteaf y A, Smaoui N.   Contro lli ng ch a o s in the   perm ane nt magn et s y nc hro nous m o tor.  Cha o s   Solito n s Fractals.  2009; 4 1 : 1266- 76.   [16]  Ataei M, K i you m arsi A, Gh or ban i B. C ontro l of c haos  i n  p e rman ent ma g net s y nc hron o u s motor  b y   usin g optima l  L y a p u nov e x pon ents plac eme n t.  Phys Lett A.  2 012; 37 4: 422 6 - 30.  [17] Wu  ZQ.  Optimal fu z z y  g uar a n teed c o st con t rol for no nl i n e a system an d its  app licati on i n   per mane nt   ma gn et synchr ono us motor chaos syste m . Procee din g s of  the CSEE. 2006; 23(9): 1 52- 7.  [18]  Li D, Z h a ng  XH, Yang  D, W ang SL. F u zz y c ontro of cha o s  in p e rman ent  magn et s y nchr ono us moto r   w i t h  par ameter  uncertai n ties.  Acta Phy Sin.  200 9; 58(3): 14 32-4 0 [19]  Artstein Z. Sta b iliz at io w i th r e la xed co ntrol.  Nonl in ear An al ysis . 1983; 7(1 1 ): 1163- 73.   [20] Sontag  ED. A  L y ap un ov-lik character i zatio n  of as ympt om atic contro lla bi l i t y SIAM Jour nal  of Co ntrol   and Opti mi z a t i on.  198 3; 21(3) : 462-71.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 4, April 2014:  2667 – 2 676   2676 [21]  Lai  XZ , Sh e J H , Yan g  S X W u  M. Compr ehe nsive   un ifie d contr o l strate g y  for u n d e rac t uated t w o - li n k   mani pul ators.  IEEE Trans System s, Man,  and Cyber netics- Part B.  2009; 3 9 (2): 389- 98.   [22]  Pahl evan in ezh ad M, Das P,  Dr ob nik J, Mo schop oul os G, Jain PK, Bak h sha i  A. A no nlin ear  optima l   control  ap pro a c h b a se d o n  t he c ontrol- L y a pun ov F u nctio n  for  an  AC/D C co nverter  us ed  in  el ectric   vehicl es.  IEEE Trans Industria l Informatics.  2 012; 8(3): 5 96- 614.   [23]  Eriksson  R. On the c entra l i z ed n o n lin ear c ontrol  of HVD C  s y st ems usi ng L y a p u n o v theor y.  IEEE  T r ansPow e r D e livery . 2 013; 2 8 (2): 115 6-6 3 [24]  W u  JL. F eedb ack stabil i zatio n  for multiin put   s w itch ed n o n l i near s y stems: t w o s ubs ystem s  case.  IEEE   T r ans Auto mati c Control.  20 08 ; 53(4): 103 7-4 2 [25]  Jankov ic M. Control  L y ap un o v -Razumik hi n functio n s an d r obust stab iliz ation  of time de l a y  s y stems .   IEEE Trans Autom a tic Control.  2001; 46( 7): 1048- 60.   [26]  W ang H,  Ha Z Z ,  Z hang W ,  Xi e QY. S y nc h r oniz a tion   of c h aotic  Liu  s y ste m   w i th  unc ertai n  p a rameters.   Chin P h ys Soc .  2008; 57( 5): 2779- 83.   [27]  W ang H, Han  Z Z ,  Xie QY, Zhan g W .  F i nite-time s y nc hro n i zatio n  of unce r tain un ified c h aotic s y stems   base d  on C L F .   Nonli n e a r Ana l ysis: Real W o r l d App licati ons.  2009; 1 0 : 284 2-9.  [28]  Yang  GS, He  DF , Ji HB.  D e sig n  of S ont ag-t y pe  contro ller  w i th tim e - v ar y p a ramete rs.  Journ a l of   Univers i ty of Scienc e an d T e chno logy  of Chi na.  200 8; 38(1 0 ): 1232- 6.  [29]  Sontag E D . A ' univ e rsal'  co ns truction of  Arts tein' s  theor em  on n onl in ear st abil i zati on.  Sys t em co ntrol   Letter.  198 9; 13(2): 117- 23.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.