In te r n ation a l Jou rn al  o f Po we r  Elec tron ic s an d   D r ive S y stem  (IJ PED S )  Vol.  10, No.  1, Mar ch 2019,  pp.  27~40  IS S N : 2088- 86 94,  D O I :   10.11 5 9 1 /ij ped s . v10 . i 1.pp 2 7 -4 0           27     Jou rn a l  h o me pa ge :  ht tp: //i a e score . com / j o u r na l s / i n d e x . p hp/IJ PED S   Dou b le star induction mach in e usi n g nonli n ear i n tegral  bac k stepping c ontrol      A b da l l a h  A b d e n 1 ,  A. Bouch et ta 2 , O.   B o u g hazi 3 ,   A.  Bagh d a d i 4 , I.   K . Bousserhan e 5   1 , 2, 3, 5 T A HRI   Mo h a mmed Un ive r si t y ,   Bec h ar, Alg e r i a    4 Djillali  Liabes  U ni vers i t y,  S i d i- bel-Abbes,  A lge r ia      Art i cl e In fo     ABSTRACT A r tic le hist o r y :   Re ce i v e d  A pr 11,  2 0 1 8   Re vise d S e p 24,  201 8   Ac ce p t ed  Oc t  2 3 ,  2 018      Th is   p a p er  p r e se nt s  a  no nl in ear  I nt egral  back st eppi ng   c o n tro l   a ppro ach  b ased   on   f iel d -ori ent e d  co ntro l  t echniq u e,  a p p li ed  t o  a  D o u b le  S tar  I nd uct i on   M achi n e  ‘DS I M ’   f eed   b y   two  p o wer  vol tag e   s o u rces.   W e   p resent   t h is  tech ni que  o f   int e gral   b ack st e p pi ng   b y   u s i n g  redu c e d   an d   co m p let e  m a th ematical   m odel .   T h e   o b j ecti v e  is  t o   im p r o v e  t h e  rob u stn e ss  o f   m achin e   un der  int e rnal   p aram et er  v ari a tio n   w i th  n o n l i n ear  I nt egral   back st eppi ng  con t ro l.   T he  r o b us tn ess  t e st   r esu lts  o b t a i ned   b y   s im ulati on  pro ve  t h e   ef f ecti v enes s of con tro l  w it h   u s i n g   com p le te  m o d el  o f   DS IM.        K eyw ord s :   D u al  s ta r in d u c t i on    F i eld  or ien t e d  c on t r o l   ( F O C)  Inte gra l  bac kst e ppi ng   l y apu nov  f un c t i on  Mac h i n e  (DSIM)  Nonlinear  control   Co pyri gh t © 2 019 In stit u t e  of Advanced  En gi neeri n g  an d  S c ien ce.   All  rights   res e rv ed.  Corres pon d i n g  Au th or:   A bda lla h  A bde n,   Con t ro l a n a l ys is  a nd o p t i miz a t i o n  o f  Ele c t ro-e nerg y sys t em s lab ora t ory,   Tahri  Mo ha mm ed  U niversi t y,  Bec har,  A lger i a .  Em ail:  abde na b d 0 8 @ g m a i l .c om       1.   I N TR OD U C TI O N   F o r  ma ny  ye ars  D S IM  h a v e  been  u se d  in  m any  ap p lic at i ons,  for  t h e i r  adva n t age s ,  am ong  o t her s :   M i n i m i se  t he e lec t r o m a g n e t i c  t orque  an d  t he  rot or losses,  u ses  a p o w e r e l e c tro n ics   com p one n t  w hic h  a l l ow s a  hi ghe r  com m u t a ti on  fre q uen c y  a n d  t h e   im pro v em ent  of  r e l ia bil ity   b y  offeri ng  the  p o ss ib i l i t y   o f  o p era tin g  corr ectl y  i n de grade d  re g ime s  (one   o r   m o re   o p e n   ph a s es )  [ 1 ]- [ 3 ] . A   lot o f  rese a rc h   has appr oa che d  the  c o n tro l   of  t h e   D S I M  for  m o re  t han  20  yea r s,  w hil e   s eeki n g  to  h ave   a   ve r y   g o o d   rej ecti o n   o f   d i s rupt i o n   a n d   good  rob u st n e ss i n  t he  f ac e of c ha n g i ng  para me ters.   I n   t his  pa per   w e   p rop o se  i n   th i s   a rt i c l e   a   B ac kste p p i n g  con t ro l   u si n g   t he  c om p l e t e  m a them at ica l   mode l  of  t he  m achine,   w e  w ill  the n   m a k e  a   com p aris on  of   t he se   p erfo rma n ce s  wit h   t h e   B ack st epp i ng   c o n t r ol   us i n g  re duc ed  m ode l .   w e  use  t h is  t e c h n i que  t o  des i g n   a   r o bus t  c o n tr ol  b a s e d   o n  the  pri n c i ple   of  f ie ld  o r i ente d   con t ro l,  t his  ne w   versio n  of  b acks t ep p i n g   w ith  i nte g ral  a c t ion  s o l v e s  t h e   p r o b l e m  o f   c o n s t a n t  s t a t i c  e r r o r  a n d   sens iti vi ty  t o  N o ise  ap pea r e d   i n  the  c l ass i c   ve rsion  o f   b acks t e ppi ng .  Th e   ef f ecti v en ess  o f   t hi s   p r op o s e d   con t ro l  s t r u c t u r e  is  v er if i e d  by  sim u la tio n   us in g  t h e   re duc e d   a n d   c om plete   m ode l   of  D S I M,  w ith  t h i s   pro pose d  c o n tr ol ,   the  l o a d  d is tur b ance  re j ec t i o n  c apa b i l ity i s  hi gh l y  im p ro ved.       2.   DESCRIPTIO N  O F  TH E   D S I M   Th is m ac h i n e  i s ba se d o n  the  pri nci p le of a   d o u b l e   s t a t ors  di sp lace d   b y  γ = 3 0°.   T h e   s t at ors a r e si m ila r  t o   t h e   s t a t o r  o f   a   s i m pl e   i nduc t i o n   ma chi n e  a n d  fed   w i t h   0 3   p h a se  a l t er na tin g  c u rre nt  a n d   p ro vi de  a   r o t a tin g   fl u x ,  eac h star is com p osed b y  th r ee  i d en t i c a l win d i n gs wi t h ax e s   s paced  by  α= γ =   30 ° [ 1 ]-[ 3] ,  [ 10]-[12 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94    I nt  J  P ow   E l e c  &  Dr i  S y st,   Vol.   10,   N o.   1 ,  Mar c h  2 0 1 9   :     27  –  40   28 3.   M O DELL IN G OF TH E   D SIM IN ( D-Q)  R E F ERENC E   D S I M   w it h  t h e   dis t r i bu t i o n   o f   its  w i n din g s  and i t s  ow n  ge o m e t r y   i s  ve r y   c om pl e x   t o  le n d   itse l f  to  a n   a n a l y s i s  t a k i n g   i n t o  a c c o u n t  i t s  e x a c t  c o n f i g u r a t i o n ,  i t   i s  n e c e s sa r y   t o  ad op t  c e r t a i n  s i m p li fy i ng  ass u mpt i o n s .   In   a d d it ion   to   t h e   h ypo th e s es  o f  th e   g e n e ral i z ed   m a c h in e ,   i t   wi ll  be   a ss u m e d   t ha t  t h e  t w o  sta t or   t hr ee- p h a se   wi nd ing s   a re   b a l a n ced   a nd   i den t i cal   ( t h e  si x  p h a se s  t h ere f ore   h ave   the  sa m e   e lec t rical  c ha rac t e r is tic s)   [ 1]-[3] ,  [11 - 12 ].       4.   DIRECT FIEL D   O R I ENTE D   CONT R O L FOR  DSIM   The  pri n c i p l e  of  f i e l d   O rie n t e d   C ontr o l  st r a teg y   i s  to  e l i m ina t e   the  c o u p l i ng  pr o b lem   betw ee n   t h e   tw o  d i r e c t   a xe s   ( d )   a n d  q u a d r a tur e   ( q) ,   w h ic h  ma kes   it   p os si ble   t o  a s sim ila t e   t he   a sy nc hr on o u s  m a c h ine   t o   a n   in de pe n d e n t l y  exci te d  D C   m a c hi ne   a s  i t s  ma i n   a d v an ta g e   t o  be   e a sily  c ont ro ll abl e .  In d eed ,  t h e  ind u c to r  c u r r e nt   i s  a  f l ux  ge ner a tor   w h ile   t he   a r m atur e  c u r r e nt  i s  a  tor qu e   g e nera t o r.   T h e   F OC   c on si s t s  in  m a k i n g   φ qr = 0   w h i l e   t h e   r otor   d ir e c t  f l ux  φ dr   conver g e s   t o  t h e  r e f e r e nce   φ r *   [3 ]-[ 5 ] .     4. 1.   Co mplete mo d el  o f D S IM   The  Com p le te  m athem a t i cal  m odel   o f   t he  D ou b l e  s t a r   i ndu c tio n  mo t o r  can   b e  e x p r es sed  i n   t h e   ( d - q)  syn c hr o nou s  r o ta t i ng  fr a m e   by  t h e   f o ll ow i ng  no n line a r   equa t i o n s ,   T a k i ng  in to  acc o u n t   t hat  the  r o t o r   of   t he   DSIM is sh o r t - circuited   [1 ]-[3].          (1 )      4. 2.   Red u ced mo d el  By  a p p l y i ng  t h e   F i e l d  O r ie nt e d   C on tr ol  p r i n c i p l e   t o  the  c o m p l e t e  m a t h e m atica l   m ode l  ( 1 ) ,   w e  put  (φ qr =0  a nd  φ dr = φ r )   and  the  sy st e m   o f  equa t i on  i n   ( d, q)   f or   t he   D S I M  in  r educe d  m ode l  b e c o me   [ 1] - [ 3] :      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J  P o w   Elec  &  D r i   S y st    I S S N :  2088- 86 94     D o u b l e   s t ar  i n duc t i o n  m a ch i n e usin g non l i n ea r  in te gra l   b a ck s t e p p i n g  co nt ro l ( A bd a l l a h Abde n)   29  ( 2 )         with :  ) ( r s gl       5.   BACKSTEPP I NG CONTROL  The  ba sic  pr in c i p l e  of   b a c k s t e pp i ng  c o nt r o l  is  t o  m a ke   c l o sed  l o o p  s y s t e m s  e quiva le nt  t o  fir s t- or de r   su bsy s t e ms  i n  c a s ca d e   t h a t   a r e   Ly ap uno v  st a b i l ity ,  Th i s   g i v es   e ns ur e s   r obus t n ess  a nd  as ympt o t ic   g l oba l  sta b i l i t y   [ 2] ,   [1 0] ,   [ 11] .     O u r   ob jec tive   is  t o  c o nt r o l   t h e   fl u x   a n d   s pe ed  v ar i a b l es,   s o   w e   c h o se   a s  in term edia te   v ariab l es,   th e  sta t or   c ur r e nt s  ( i ds1 ,  i qs1 ,  i ds2 ,  i qs 2 ) ,   t o  le t  t h em   f o l l o w   t h e i r   r e fe r e nc es  v a l ue s  def i ne d  by  t h e  “ v ir tu a l   c o n t r o l s ” ,   f i na l l y,   w e  c o mpute   t h e   sta t or   v o l t a ges   co ntr o ls   ( V ds 1 ,V qs 1 ,V ds 2 ,V qs2 )  r e qu ired   t o  le t  t h e  “ v irtua l   c o n tr ol s ”   c o n v er ge   t o  t h e  desir e d  va lu e s   w ith  r egar d s   t o   the  s t ab i l i t y  of   t he   a ssoc ia t e d  Lya p u n ov  f unc t i on  [ 6 ] - [8] .      5. 1.   A p p licat ion   of   n on l i n e ar  i n t e g ra l  b a c k st ep p i n g   c ont r ol  t o  DS IM  I n   our   w or k,   w e   use  I n te gr al  b a c k s t ep p i n g   c o n t r o l  b y   u s i ng  bot h   r educ ed  a n d   c om p l e t e  mode l  o f   or i e nt e d   i nd uc t i on  ma chi n e  ( 1 - 2 ) .    O u r   obj e c t i v e i s  to  s y n t hesiz e   t he  e xpr e s s i on  of t he  c o n t r o l va riab les V sd 1 ,V sd2   a nd V sq1 ,V sq2  to  le t t h e   sta t e  va r i a b l e s  of  t he   D S I M  fol l o w   t h e   de si r e d  r e f e r e nce s   F i gur es  1 ,   2,   a nd  3.   B y  ma king  a  va r i a b les  chan ge ,   the   new   o n es  a r e   t he  e r r or s  betw ee n  the   se t  po i n ts  a n d   t h e   s ta t e   va r i a b l e s.   T his   c o n t r o l   i s   p r e se nt e d   i n  si x   ste p s  show s  in  F igur e   2,   a s  w e   w i ll  sh ow   i n  t h is  s e c ti o n   [ 9] .     5. 2.   Non l i n ear   int e gra l  b ac kstep p ing  con t rol usi n g t h e re du c e d   m o del   I n   t h i s  pa r t   w e   use  the   r e duce d   m athem a t i cal   m ode l   ( 2 )   of  t he   D SIM[ 9 ] .     5. 2. 1. F i r s t   st e p   “ Sp ee d   Loo p ”:     Th is  f i r st   s te p  con s is t s   i n  i d e n ti fy i ng  t h e  er rors  e 1   w hich   r ep resent   t h e   e rro r  b e t w een   real  s p eed  “ ω ”  a nd  r e fer e nce   spee d  ‘ ω* ’,  f or the e le ctrica l s p ee d “ ωr ” ,  we   d efi n e  t h e r acki n g e rror   as:   * 1 e    ( 3 )     A nd  the i r   d yna mics  a r e   g iv en  b y :     * 1 e     ( 4 )   ) ( 2 1 * s q s q qs i i i   Then  t he  e r r or  d y n a m ic a l   e qu a tio ns  a r e :      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st, Vol. 10,  N o.  1, Mar c h 2 0 1 9   :     27  –   40  30 * 17 1 2 8 9 () dr q s qs r eb i i b b      2 1 1 1 2 1 ) ( e e V  ( 5 )   I t s  deriva t i ve  i s:   11 11 () Ve e e       * 1 11 7 1 2 8 9 () ( ( ) ) dr qs qs r Ve e b i i b b      (6)    * * 98 1 1 7 r qs r bb C e i b    ( 7 )     W ith  C 1  is a posit i ve  c onstant.   Th e   d e riv a t i v e  o f   th e   Ly ap unov  f un c t ion   b eco me s:   2 11 1 1 () 0 Ve c e    Si n c e  t h e  c u rre n t   i qs   i s  n o t  a  c ontr o l  i n p u t   a n d   i s  o n l y  one   v ariab l e  of  t he   s ys tem   w i t h  i t s  o w n  d y n a m i c s .   W e   w ill  use  it   t o  intr od uc e  t h e  i n tegra l   a c t i on,   s o  w e   c ho ose   t h e  desire d  dy n a mic  b e hav i or  o f  t h e  vir t ua l  c ontr o l   ’i qs *’ a s  foll ow i n g :      * * 98 1 1 11 7 r qs r bb C e Ix b      (8)    w ith  λ 1  is  p o s i tive   c ons t a n t   a nd  0 1 1 ) ( d e x i s   t h e   i nt e g ra l   ac ti o n   b r ou ght   i n   acco rd an c e   w it h  t h e  fo l l ow i n g  er ror  "e” .   B y  i n tr od uci n g  t h is  i n t e g ra l   i n   t he   v ir t u a l  c o ntro l,  w e  ensure   t he   c on verge n c e   o f  tra c k in g  err o r to  zer o in stea dy  st a t e s h ow s in  F ig ure  1.           F i gur e 1.  Inte g ral a c ti on bac k ste p p i ng d i a g r a m      5.2. 2.S e con d   s t e p   “iq s 1   C u r r e n t   L oop ”:   F o r  th is  s t e p ,   our  goa l   is  t he   r e p la ce m e nt  o f  t h e   v i rtua l   c u rr e n t   c o n t r ol   by  c o mput i ng   c o nt rol   vo lt ag es.  We  def ine   the  error   of  t he ( q) a xi s  com p one nt o f  the   sta t or  c ur rent and  its r ef erence:  1 * 2 S q qs i I e  ( 9 )     The  deri va ti ve  i s  w r itt e n  as:   * * 21 qS qS eI i     (10)    * 21 1 3 / qs q s eI V b        With:    3 1 1 2 1 1 2 1 1 1 1 / b d a i aa i b a i b r ds ds qs   2 2 2 2 2 1 ) ( e e V   (11)    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   El e c  &  D ri S yst     I S S N :   2088- 86 94     D o u b le star  i n duc t i o n   m a c h i n e   us ing n o n l i n ea r i n te gra l   b a c k s t ep p i ng co nt ro l  (Abd a lla h Ab den)   31 I t s  deriva t i ve  i s:     22 22 () Ve e e        * 2 22 1 1 3 () ( / ) qs qs Ve e I V b     (12)    F o r   a   negat i v e  err o r de rivat i v e  e 2, w e m u st cho ose   as  t he  first   c o n tr ol   v o lta ge :  * * 11 2 2 3 () qs q s VI C e b  .  2 22 2 2 () 0 Ve C e    Wit h  C 2  is a pos itive cons tant.    5.2. 3.Th ird   ste p   “ i q s 2  Cu rrent Loop”:   We  d efin e   t h e trac k i n g   e r ro r a s :  * 32 qs q s eI i    ( 13)    The  deri va ti ve  i s  w r itt e n  as:    * 32 qs qs eI i     (14)    * 32 2 3 / qs q s eI V b    With :    3 1 1 1 1 2 2 1 2 4 2 / ) ( b d a i aa i b a i b r ds ds qs   2 3 3 3 2 1 ) ( e e V   (15)    Its der i vati ve is:         33 33 () Ve e e     * 3 33 2 2 3 () ( / ) qs q s Ve e I V b     (16)    F o r   a   negat i v e  err o r de rivat i v e  e 2, w e m u st cho ose   as  t he  s ec on d co ntr o l  vo l t age. ** 22 3 3 3 () qs qs VI C e b      2 33 3 3 () 0 Ve C e    Wi th  C 3   i s  a  pos it ive   c onsta n t .     5.2. 4. S te p four  “φd r  Fl u x  Loop ”:   We  def ine   the  tr acki ng e rror   a s :     * 4 rd r e    ( 17)    A nd i t s der i va tive   w i th re s p e c t  to  tim e le ads  to :   * 4 rr e      (18)  * 44 5 1 2 6 () r ds ds r Ce b i i b                              * 12 () ds ds ds ii i    * * 44 5 6 () r ds r Ce b i b    * * 64 4 5 r r ds bC e i b      (19)  w ith  C 4  is a positive  c onstant.   Th e   d e riv a t i v e  o f   th e   Ly ap unov  f un c t ion   b eco me s:    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94    I nt  J  P ow   E l e c  &  Dr i  S y st,   Vol.   10,   N o.   1 ,  Mar c h  2 0 1 9   :     27  –  40   32 2 44 4 4 () 0 Ve C e      We  c ho ose  t h e  des i r e d  dy nam i c   be hav i our   o f   the  vir t ua l  con t r o l  i ds *   a s   f oll o wi ng :  * * 64 4 22 5 r r ds bC e Ix b      ( 20)     With  λ 2   i s  p o s iti ve  c onsta n t   a nd   0 4 2 ) ( d e x      is   t he   i nte g r a l   a c t i o n   br oug h t   i n  a c c o r d a n ce   w it h  t h e   follo w i ng   e rro r   ‘ ’ e’ ’  By   i ntro du cing   t h i s  in t e g r al  i n   th e  v i r t u a l   c o n t r o l,   w e   ensur e   t h e   c onve r g e n c e   of  t h e   tr a c k i n g   e r r or   t o  ze r o   i n  stea d y   s ta te.     5. 2. 5. S t ep   f ive  “id s1   C u r ren t  L o op ”:   * 51 ds ds eI i     ( 21)     I t s  de r i va t i ve   i s  w r i tten  as :     * 51 ds d s eI i     ( 22)     * 53 1 3 / ds d s eI V b  .      W ith :   2 55 5 1 () 2 Ve e   ( 23)                                                           I t s  de r i va t i ve   i s  ** 5 55 3 1 3 () ( / ) ds ds Ve e I V b    ( 24)   F o r   a  ne gat i ve   e r r o r   der i va tiv e  e5,   w e  m ust  cho o se  a s  the  Th ir d  c ontr o l  v o lta ge * * 13 5 5 3 () ds ds VI C e b      2 55 5 5 () 0 Ve C e     With   C 5   i s  a   pos iti ve  c ons ta n t .     5 . 2 . 6 . S t ep Six   “ i ds 2   C u r ren t  L o op ”:     * 62 ds d s eI i    ( 25)     I t s  der i va t i ve  i s  w r itt e n   a s :   * 62 ds ds eI i      ( 26)     * 64 1 3 / ds ds eI V b    Wit h : ] ) ( ( [ 2 2 1 1 1 6 2 1 5 1 2 4 4 qs qs r ds ds ds i b a i aa b i i b d i b   2 6 6 6 2 1 ) ( e e V   ( 27)     I t s  der i va t i ve  i s:  ** 6 66 4 2 3 () ( / ) ds ds Ve e I V b    ( 28)   F o r   a  ne gat i ve   e r r o r   der i va tiv e  e 5 ,   w e m u st  c ho ose  as  t he   f o u r t h  con t r o l  vo lta ge * * 26 6 6 3 () ds d s VI C e b    3 2 1 1 2 1 6 2 1 5 1 1 1 3 / ] ) ) ( ( [ b i aa i b a b i i b d i b qs qs r ds ds ds Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J  P o w   Elec  &  D r i   S y st    I S S N :  2088- 86 94     D o u b l e   s t ar  i n duc t i o n  m a ch i n e usin g non l i n ea r  in te gra l   b a ck s t e p p i n g  co nt ro l ( A bd a l l a h Abde n)   33 2 66 6 6 () 0 Ve C e    With  C 6  is a  p o s i t i v e  cons t a n t .     5. 3.   N o n l i n ear   In t e gra l   B ac kst e p p in g C o n t rol  U s in g  C o mp l e t e   M od el   I n   t h i s  pa r t   w e   use  the   c o mple te  m a t hem a t i ca l  m odel  o f   t he  D SI M .    5. 3. 1. F i r s t   S t e p   “ w  Sp eed   L oop ”:     Th is  f irs t   s tep   c o n s i s ts  i n  id e n t i f y i ng   t he  e r r or   ‘ e 1 ’which   r ep r e sent   t he  e r r o r   betw e e n   r eal  s pe e d   ω   a nd  r e fer e nce   spee d  ω * .     * 1 e     ( 29)       ( 30)     2 1 1 1 2 1 ) ( e e V   ( 31)   I t s  der i va t i ve  i s:  11 11 () Ve e e      22 * 1 11 1 1 2 1 1 2 ( ) [ ( )( ) ( )( ) ] . q s q s d r ds ds q r r PP P f c Ve e d i i d i i C r J JJ J       ( 32)   * 12 () qs qs q s ii i    * 2 * 11 2 1 1 2 () () ( ) mr q s ds ds q r r r md r J LL PP f c iw d i i C k e JJ J P L             We w i l l use  i qs *   t o  i n tr o duce   t h e  i n te gr al  a ct ion,   s o  w e   c hoo se   t he  d es ir ed  d y n am ic  b e h a v io ur   o f  t h e  vir t ual  co nt rol ”  I qs *”  as f o llo win g :   3 3 * * x i I qs qs   Wi th  k 1  is a  po siti ve  c o n sta n t    5 . 3 . 2 . S e co nd  Step “ iqs 1  C ur r e n t  L o o p ” :   Th e   R e pl ac emen t   o f  t h e   v i r tua l   c u rrent   c ont ro l   by   c o m put i n g   c o n tr ol v ol ta ges,   w e   de fi ne  t he   e r r o r   o f   the  ( q )   axis  c om pone n t   o f   t h e   st a t or   c ur r e nt  a nd  i t s  r e fer e n c e :     * 21 qs qs eI i       ( 33)     I t s  der i va t i ve  i s  w r itt e n   a s :   * 21 qs qs eI i     ( 34)     * 25 1 qs qs eI V    w i t h :   51 1 1 2 1 () [ ( ) ( ) ] qr ss q s s s d d s d r d Ri d L a i a i d dt     * 21 1 1 1 1 () [ ( ) ( ) ] qr qs qs s q s s s d s d s d r d eI V R i d L a i a i d dt         2 2 2 2 2 1 ) ( e e V   ( 35)     I t s  der i va t i ve  i s: 2 2 2 2 () Ve e e    a nd      * 2 22 5 1 () ( ) qs qs Ve e I V     ( 36)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st, Vol. 10,  N o.  1, Mar c h 2 0 1 9   :     27  –   40  34 F o r   a   negat i v e  err o r de rivat i v e  e 2 ,  w e   m us t  c h o o se   as the f irst   c ontrol voltage. * * 15 2 2 () qs qs VI k e    2 22 2 2 () 0 Ve k e     With k 2   i s  a  pos it ive   c onsta n t .     5.3. 3.Th ird   S t ep  “iq s 2  C u r r e n t   L oop ”:   We  d efin e   t h e trac k i n g   e r ro r a s :    * 32 qs q s eI i    ( 37)  The  deri va ti ve  i s  w r itt e n  as:  * 32 qs q s eI i     ( 38)    * 36 2 qs qs eI V        w ith   62 1 2 1 1 () ( ) () qr s qs s s ds ds d r d Ri d L a i a i d dt     2 3 3 3 2 1 ) ( e e V   (39)     Its der i va t i ve  i s:   33 33 () Ve e e     * 3 33 6 2 () ( ) qs s q Ve e I V      (40)    F o r   a   negat i v e  err o r de rivat i v e  e 3 ,  w e  must c h o o se  a s  S e con d  c on t r o l   v olta ge : ** 23 3 6 qs qs VI k e         0 ) ( 2 3 3 3 * 3 e k e V     Wit h   k 3  is a   pos i tive  co ns ta nt.     5.3. 4.S t e p  Fou r “φd r   F lu x Loop ”:   We  def ine   the  tr acki ng e rror   a s :   * 4 dr dr e    ( 41)    A nd i t s der i va tive   w i th re s p e c t  to  tim e le ads  to :          * 4 dr dr e     ( 42)    * 45 1 2 6 () ( ) dr ds ds r d gl q r eb i i b        We  m ake:    ) ( 2 1 * ds ds ds i i i         * 44 5 11 ds r g l q r d r m ik e bL       W ith   k 4  is a posit i ve  c onstant.     Th e   d e riv a t i v e  o f   th e   Ly ap unov  f un c t ion   b eco me s:           2 44 4 4 () 0 Ve k e    We  cho ose  t h e de s i r e d dy na mi c  behav i or  o f t h e  vir t ua l co ntr o l  i ds *   a s foll o w in g:  4 4 * * x i I ds ds        (43)    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   El e c  &  D ri S yst     I S S N :   2088- 86 94     D o u b le star  i n duc t i o n   m a c h i n e   us ing n o n l i n ea r i n te gra l   b a c k s t ep p i ng co nt ro l  (Abd a lla h Ab den)   35 Wi t h   λ 4  is  p o s iti ve  c o n sta n t   a n d  0 4 4 ) ( d e x     i s   t he   i n t egr a l  act i o n  bro u g h t   i n  a ccor d a n ce   w i t h  t h e   fo l l ow i n g  e rro r  "e ”.   B y   i n trod uc in g  th is  i nt e g ral   i n   t he   v i r t u a l   c o n t r o l ,   w e   en su re   t he   c on verg e n ce  of   t he  t r a c ki ng  e rro r  t o   ze ro  i n   st e a dy  s t a t e .     5.3. 5.S t e p  five  “id s1  Cu r re nt Loop”:  1 * 5 ds ds i I e   (44)    Its der i va t i ve  i s w r itten  as :    * 51 ds ds eI i     (45)     * 57 1 ds ds eI V     w ith:  71 1 1 2 1 () [ ( ) ( ) ] dr s d s s s qs qs q r d Ri d L a i a i d dt     2 5 5 5 2 1 ) ( e e V   (46)    Its der i va t i ve  i s:     2 55 5 1 () 2 Ve e     * * 5 55 7 1 () ( ) ds d s Ve e I V                                          (47)    F o r   a   negat i v e  err o r de rivat i v e  e 5 ,  w e  must c h o o se  a s  the t h ird  co ntro l v o lta ge  ** 17 5 5 ds d s VI k e    2 55 5 5 () 0 Ve k e           Wi th  k 5  is a  pos i t i v e  cons t a n t .  5.3. 6.S t e p  S i x   “ i d s 2  C u r r e n t  L oop ”:   2 * 6 ds ds i I e   (48)  Its der i va t i ve  i s w r itten  as :   * 2 6 ds ds eI i     (49)  * 62 8 ds ds eI V        With: 82 1 2 1 1 .[ ( ) . . ] dr s ds s s q s q s q r d Ri d L a i a i d dt     2 6 6 6 2 1 ) ( e e V   (50)    Its der i va t i ve  i s:     66 66 () Ve e e                   * * 6 66 8 2 () ( ) ds d s Ve e I V     (51)  F o r   a   negat i v e  err o r de rivat i v e   e 5 ,  we   mu st  c h o o s e   as f ou rt h c o n t ro l   vol t a ge     * 28 6 6 () ds ds VI k e     2 66 6 6 () 0 Ve k e     Wi t h   k 6   is  a   posit i v e c ons t a n t .     5.3. 7.S t e p  sev e n   “ φ q r Flu x  Loop ”:   qr qr e * 7   (52)   Its der i va t i ve  i s w r itten  as :  * 7 qr q r e     an d   * * 77 5 1 2 6 [( ) ] qr qs qs qr gl dr ke b i i b     (53)    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94    I nt  J  P ow   E l e c  &  Dr i  S y st,   Vol.   10,   N o.   1 ,  Mar c h  2 0 1 9   :     27  –  40   36 2 7 7 7 2 1 ) ( e e V   ( 54)   2 77 7 7 () 0 Ve k e     Wi t h   k 7   i s  a   p o s iti ve  c ons ta n t .     W e  choo se  a s  se ve n  c o n t r o l   v e c t or   a s:  * * 51 2 6 7 7 1 [( ) ] qr gl ds ds qr dr bi i b k e      0 ) ( 2 7 7 7 * 7 e k e V       Wit h   k 7   is a  pos i tive  co ns ta nt.   ** 17 5 5 () ds ds VI k e          ** 28 6 6 () ds ds VI k e           ** 15 2 2 () qs qs VI k e          ** 26 3 3 () qs q s VI k e  .          Figure   2.  Back ste p p i ng d i a g r a m   of  dou b l e   st ar Induc t i o n  m ac hine   ( D S I M )   using  Com p let e   M o d e l       6.   S I MULAT I ON R E S UL TS  ( ON LOAD)   T h e   eff ect i v e n e ss  o f   t he   I n t eg ral   B a c k st ep pi n g   c o nt rol   app l i e d   t o  D S I M   w i t h  b o t h   c o m p l e t e  a n d   r e duce d   m ode ls  h a s   b e e n   v a l i d ate d   by  num e r i c al  s imula t io n  ( M a t l a b   S i m ul ink) , W it h  a p pl ica t io n  o f   r e s i s tan t   to r q u e   o f  (10 N m)   a t  t=[1 . 5   2 .5 ],   the   D S I M   h as  t he   s am e  b e hav i or   f or   b ot h  mo dels   i n  t h e   l o ad  t es t   w i t h   g ood  r e ject io n  o f   d is tur b ance   i n  the   gr aph  o f   t he   r ot or   s pee d ,   The   d i r e c t   a nd   qua d r at u r e  ro t o r  fl ux es   ( φ dr ,  φ qr )  a n d   the  tw o  sta t or   c ur r e nts  o f   a xi s  ( d - q )   stabi liz e  t o   t he i r s  r e fer ence  value s.       7.   RESU L T S  DISCU SSION   The  ro tor  s p e e d   f o llow   ve ry  w ell  its  r efe r en c e   v al ue  w it h  a  go o d  r e je c tio n  o f   d is t u r b a n c e   e ve n  w i t h   the   a p plica tio n   of   t he  l oa d  d u e   t o  the   bac k s t epp i ng   r egu l a t i on,   a nd  t h e  in te gr al  a c t i o n  a l l o w e d  us  t o  ma i n ta in   the  s t a t i c   e r r or   a t  a   valu e   of  zer o  F i gur es  3 ,   4,   a nd  7.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.