I nte rna t io na l J o urna l o f   P o w er   E lect ro nics   a nd   Driv Sy s t e m   ( I J P E DS )   Vo l.  8 ,   No .   4 ,   Dec em b er   2 0 1 7 ,   p p .   1 6 8 2 ~ 1 6 9 2   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j p ed s . v 8 i4 . p p 1 6 8 2 - 1 692          1682       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JP E DS   Co m pa riso Perfo r m a nces o f  Indir ect Field  O rie nte d Contro for Three - Phas e I nduction M o tor  Driv es         H a s if   Azir i 1 F iza t ul Aini P a t a k o r 2 M a riz a n Sul a i m a n 3 ,   Z u lh is y a m   Sa lleh 4   1, 3 F a c u lt y   o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   Un iv e rsiti   T e k n ik a M a la y sia   M e lak a ,   M a la y s ia   2 De p a rtme n o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   P o li tek n ik   M e rli m a u   M e lak a ,   M a la y sia     4 De p a rtme n o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   P o li tek n ik   M e lak a ,   M a la y si a       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   6 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   Oct  1 0 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   Oct  3 0 ,   2 0 1 7       T h is  p a p e p re se n ts  th e   c o m p a ra ti v e   p e rf o r m a n c e o f   In d irec F ield   Orie n te d   Co n tr o (I F OC)  f o th e   th re e - p h a se   in d u c ti o n   m o to r.   Re c e n tl y ,   th e   in tere st  o f   w id e l y   u se d   th e   in d u c ti o n   m o to a in d u stries   b e c a u se   o re li a b il it y ,   ru g g e d n e ss   a n d   a lm o st  f re e   in   m a in ten a n c e .   T h u s,  th e   IF OC   sc h e m e   is  e m p lo y e d   to   c o n tro th e   sp e e d   o f   in d u c ti o n   m o to r .   T h e re f o re ,   P   a n d   P I   c o n tro ll e rs  b a se d   o n   IF OC  a p p ro a c h   a re   a n a ly z e d   a d iff e re n c e sp e e d   c o m m a n d w it h   n o   lo a d   c o n d it i o n .   On   th e   o t h e h a n d ,   t h e   P c o n tr o ll e is   tu n e d   b a se d   o n   Zi e g ler - Nic h o ls   m e th o d   b y   u sin g   P S I M   s o f twa re   w h ich   is  u se r - f rien d ly   f o sim u latio n s,  d e sig n   a n d   a n a ly sis  o f   m o to d riv e ,   c o n tr o l   lo o p   a n d   t h e   p o w e c o n v e rter  in   p o w e e lec tro n ics   stu d ies .   S u b se q u e n tl y ,   th e   sim u late d   o f   P   c o n tro l ler  re su lt a re   c o m p a r e d   w it h   th e   sim u late d   o f   P I   c o n tro ll e re su lt a d if f e re n c e   sp e e d   c o m m a n d w it h   n o   l o a d   c o n d i ti o n .   F in a ll y ,   th e   sim u late d   re su lt s   o f   sp e e d   c o n tr o ll e rs  a re   c o m p a re d   w it h   th e   e x p e ri m e n tal  re su lt in   o rd e t o   e x p lo re   th e   p e rf o rm a n c e o f   sp e e d   re sp o n se s   b y   u sin g   IF OC sc h e m e   f o th re e - p h a se   in d u c ti o n   m o to d riv e s.   K ey w o r d :   Field   o r ien ted   co n tr o   I n d u ctio n   m o to r   P I   co n tr o ller     P SIM   Sp ee d   co n tr o ller   Co p y rig h ©   2 0 1 7   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r:   Hasi f   A zir i   Dep ar t m en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   Un i v er s iti T ek n ik al  Ma la y s ia  Me lak a,   Han g   T u ah   J a y a,   7 6 1 0 0   Du r ian   T u n g g al,     Me lak a,   Ma la y s ia.   E m ail:  h asi f az ir i @ g m ai l.c o m       1.   I NT RO D UCT I O N     R ec en t l y ,   t h th r ee   p h ase  i n d u ctio n   m o to r s   ar g e n er all y   em p lo y ed   f o r   co n tr o an d   au to m at io n   in d u s tr ies.  T h in ter est  o f   w id el y   u s ed   th in d u ctio n   m o to r   at  in d u s tr y   b ec au s o f   r eliab ilit y ,   r u g g ed n ess   a n d   al m o s f r ee   in   m ai n te n a n ce   [ 1 ] .   Ho w e v er ,   th w o r k i n g   co n d it io n   o f   i n d u ctio n   m o to r s   ar b ased   o n   p ar a m eter s   w h ic h   d eter io r ates  th r eliab ilit y   a n d   d ec r ea s th p er f o r m an ce   d u to   th n o n li n ea r it y   an d   co m p lex it y   o f   m o to r   m o d el  [ 2 ] .   T h er ef o r e,   v ar io u s   m e th o d s   ar p r o p o s ed   in   [ 3 ] - [ 5 ]   w h ich   ar g o o d   to   m ai n tai n   t h m o to r   p er f o r m a n ce s ,   b u t n o t p r ac tica   f o r   ap p licatio n s   b e ca u s o f   c o m p lica ted   is s u es  f o r   i m p le m e n tatio n .     I n   f ac t,  t h clas s ical  co n tr o l   tech n iq u es  ar b ased   o n   Fi eld - Or ien ted   C o n tr o ( FOC )   s ch e m i s   e m p lo y ed   w i th   t h s i m p le s r eg u lato r   s u c h   a s   t h p r o p o r tio n al  ( P ) ,   p r o p o r tio n al - in te g r al  ( P I )   an d   p r o p o r tio n al - in teg r al - d er iv at iv ( P I D)   co n tr o ller s .   I n   ad d itio n ,   t h P I   an d   P I co n tr o ller s   ar co m m o n l y   u s ed   to   r eg u late  to r q u e,   cu r r e n a n d   s p ee d   b ec au s o f   t h s i m p licit y   f o r   i m p le m en ta tio n   [ 6 ] .   Ho w ev er ,   t h ese   co n tr o ller s   ar s en s itiv to   m o to r   p ar am eter s   an d   lo ad   v ar i atio n s .   F u r th er m o r e,   th co n tr o s tr u ct u r o f   th e s co n tr o ller s   also   d esp ite  co m p r e h e n s i v t u n in g   b ased   o n   p ar am e ter s   s u c h   as   p r o p o r tio n a l,  ,   in teg r al,     an d   d er iv ati v e,   .   Hen ce ,   t h e   s et  o f   t u n in g s   w ill  e n d   u p   w it h   d if f er en p ar a m e ter s .   T h er ef o r e ,   th ap p r o ac h   o f   s p ee d   co n tr o ller   tu n i n g   is   p len t y   o f   m o ti v a tio n   to   d ev e l o p   an   alg o r ith m .   I n   ad v a n ce d   co n tr o tech n iq u e s ,   th m o s co m m o n   co n tr o alg o r ith m   f o r   s p ee d   r eg u lato r s   ar b ased   o n   Fu zz y   L o g ic  C o n tr o ller   ( FL C ) ,   Sli d in g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       C o mp a r is o n   P erfo r ma n ce s   o f I F OC   fo r   Th r ee - P h a s I M Dri ve s   ( Ha s i f A z ir i )   1683   Mo d C o n tr o ller   ( SMC )   a n d   A r ti f icial   Ne u r al  Net w o r k   ( ANN)   w h et h er   b y   u s i n g   an   in te l lig e n o r   an   ad ap tiv co n tr o alg o r ith m .   A cc o r d in g l y ,   th F L C   ar p r o v id es  g o o d   d y n a m ic  p er f o r m a n ce s   an d   r o b u s tn e s s   to   p ar am eter s   v ar iat io n s ,   w h i le  S MC  ar e x ce llen f o r   s y s te m   o r d er   r e j ec tio n ,   d is tu r b an ce   r ej ec tio n   a n d   ea s y   f o r   i m p le m en ta tio n   [ 7 ] .   B esid es,  t h ANN  ar ab le  to   ac co m m o d ate  th co m p licated   o f   ar b itra r y   a n d   n o n li n ea r it y   [ 8 ] .   Ho w e v er ,   th ese  co n tr o ller s   ap p r o ac h   h as  its   o w n   d is ad v an tag e s   an d   ad v a n ta g es  d u t o   th s e v er al  f ac to r s   s u c h   a s   t h r o b u s tn e s s   to war d s   p ar a m eter   c h an g es   a n d   ex ter n al  d i s tu r b a n ce s ,   t h e   r esp o n s ti m e,   th e   co m p u ti n g   t i m e,   s i m p lic it y   to   th d esi g n   a n d   i m p le m e n tatio n   Sp ec if icall y ,   t h co m p ar is o n   p er f o r m a n ce s   o f   I FO C   f o r   th r ee - p h ase  i n d u cti o n   m o to r   d r iv es   ar estab lis h ed   in   th i s   p ap er .   A c co r d in g l y ,   th s ec tio n   2   d ef i n es  t h m o d ellin g   o f   i n d u cti o n   m o to r   w h ile,   t h e   s ec tio n   3   d escr ib es  t h in d ir ec f ie ld - o r ien ted   co n tr o s c h e m e.   T h en ,   t h e   s ec tio n   4   d em o n s tr ated   ab o u t   s i m u lat io n   a n d   h ar d w ar s et u p   w h ile,   s ec tio n   5   d ev o ted   ab o u t si m u la ted   an d   ex p er i m en tal  r esu lt s .   Fi n all y ,   t h e   co n clu s io n ,   ac k n o w led g m e n ts   an d   r ef er en ce s   ar lis ted   at  th en d   o f   th i s   p ap er .       2.   M O DE L I N G   O F   I ND UCT I O M O T O R     T h lin ea r it y   o f   s tato r   an d   r o to r   w it h   th r ee - p h a s b alan ce   a n d   s y m m etr ical  s tr u ct u r ar ass u m ed   b y   d y n a m ic  m o d eli n g   d er iv atio n s   o f   in d u ctio n   m o to r .   Sp ec if ic all y ,   th b o th   r e f er en ce   f r a m e   o f   s tato r   an d   r o to r   ar cu s to m ar il y   d er iv ed   i n   s y n ch r o n o u s l y   f r o m   eq u at io n s   o f   m o t io n ,   v o lta g a n d   f lu x   li n k a g [ 9 ] .   T h d q - ax i s   o f   eq u iv ale n m o d el  f o r   in d u ctio n   m o to r   is   ac h ie v ed   b y   d ec o u p lin g   an   i m a g i n ar y   p ar an d   r ea p ar f r o m   s p ac v ec to r   m o d el  w i th   eq u a t io n s   o f   m o tio n ,   v o ltag a n d   f l u x   li n k ag r esp ec ti v el y   as s h o w n   i n   Fi g u r 1 .           ( a)   ( b )     Fig u r 1 .   T h d q - ax is   o f   eq u i v al en m o d el;  a)   d - a x is   b )   q - a x i s   f o r   in d u c tio n   m o to r       T h v o ltag eq u atio n s   f o r   b o th   r ef er e n ce   f r a m e   o f   s tato r   an d   r o to r   in   d q - ax i s   t h at  co r r esp o n d in g   t o   th f lu x   li n k a g es a r d escr ib ed   as:         ( 1 )         ( 2 )         ( 3 )       ( 4 )       W h er   an d     ar d ef in ed   a s   th s tato r   o f   d q - a x is   v o lta g a n d   th e   r o to r   o f   d q - ax i s   v o ltag e.   T h e   s tato r   an d   r o to r   r esis tan ce s   ar d ef in ed   b y     an d     w h ile,     an d     ar d em o n s tr ated   as  t h d q - ax is   o f   r o to r   cu r r en an d   t h d q - ax i s   o f   s tato r   cu r r en t.  T h en ,     an d     ar d em o n s tr ated   as  th e   dq - ax is   r o to r   o f   f lu x   l in k a g e   an d   t h d q - a x is   s tato r   o f   f l u x   li n k ag e.   Hen ce ,     an d     ar r ep r esen ted   as   r o tatio n   o f   elec tr ical  s p ee d   an d   ar b itra r y   r ef er en ce   f r a m o f   s p ee d   r o tatio n ,   r esp ec tiv el y .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I J P E DS   Vo l.  8 ,   N o .   4 ,   Dec em b er   2 0 1 7   :   1 6 8 2     1 6 9 2   1684   T h f lu x   lin k a g o f   d q - a x is   i n   ter m s   o f   eq u iv a len t e q u atio n s   ar s p ec if ied   as:         ( 5 )       ( 6 )       ( 7)       ( 8 )       W h er   an d     ar d ef in ed   as   s elf - i n d u cta n ce   o f   r o to r   an d   s tato r   w h ile,     an d     ar r ep r esen ted   as   leak ag e   i n d u cta n ce   o f   r o to r   an d   s tato r .   T h en ,     is   d e m o n s tr ate d   as  m ag n etizi n g   i n d u cta n ce   t h at  m ea s u r ed   i n   Hen r y ( H)   w h ile,     an d   ,   r esp ec t iv el y .               T h s tato r   an d   r o to r   o f   d q - ax is   m o d e l a r s u b s tit u ti n g   f r o m   E q .   ( 5 ) - ( 8 )   in to   E q .   ( 1 ) - ( 4 )   ar s tated   as:            )     ( 9 )     )     ( 1 0 )     )     ( 1 1 )     )   ( 1 2 )     W h er th e   ab o v E q .   ( 9 )     ( 1 2 )   is   d ep icted   i n   Fig u r 1   f o r   t h d q - ax i s   eq u iv a len t   m o d el   wh ich   ar F ig u r 1 ( a)   is   d - a x is   eq u i v ale n m o d el  a n d   Fig u r 1 ( b )   is   q - ax is   eq u i v ale n m o d el.       T h m o tio n   eq u a tio n   f r o m   s p ac v ec to r   m o d el  i s   m an ip u la ted   in   v ar io u s   ap p r o ac h   to   d em o n s tr ated   th eq u atio n   o f   elec tr o m ag n etic  to r q u e,   .   Hen ce ,   th f r e q u en tl y   u s ed   eq u atio n s   ar ex p r ess ed   eit h er   co m b i n d q - s tato r   cu r r en w it h   r o to r   an d   s tato r   o f   f l u x   l in k ag eq u atio n   o r   ex p r ess ed   as  d q - s tato r   w ith   r o to r   cu r r en t a s   p r ese n ted   b elo w :       ( 1 3 )     C o r r esp o n d in g l y ,   th u lti m at eq u atio n s   o f   m o tio n   an d   elec tr o m ag n etic  to r q u to   p e r f o r m   f o r   s i m u lat io n   ar d ef i n ed   as:     )     ( 1 4 )         ( 1 5 )       W h er   is   s tated   as  th m e c h a n ical  r o to r   s p ee d   ( )   w h ile,   t h in er tia  ( )   is   r ep r esen ted   b y   J   a n d   th n u m b er   o f   p o les  is   r ep r esen ted   b y   P .   T h en ,     is   s tated   as  th m ec h a n ical  to r q u ( )   w h ile,     is   r ep r esen ted   as e lectr o m a g n eti to r q u e.       3.   I NDIR E C T   F I E L D - O R I E N T E CO N T RO L   SCH E M E     T h I FOC   s ch e m is   o b tai n ed   i n to   d ir ec co n tr o a n d   in d ir ec co n tr o s c h e m es  b ased   o n   class i f icatio n s   o f   f ield   an g le.   I n   p ar ticu lar ,   t h d ir ec f ield - o r ien ted   co n tr o s c h e m e   is   r e co g n ized   w h en   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       C o mp a r is o n   P erfo r ma n ce s   o f I F OC   fo r   Th r ee - P h a s I M Dri ve s   ( Ha s i f A z ir i )   1685   ac q u ir ed   f ield   an g le  is   u s ed   b y   w i n d i n g s   o f   f l u x   s en s i n g   o r   ter m i n al  c u r r en ts   a n d   v o lt ag es.  B esid es,  t h e   in d ir ec f ie ld - o r ien ted   co n tr o l   s ch e m is   r ec o g n ized   w h en   th ca lc u lated   f ield   a n g le  is   n o u s ed   v o ltag o r   cu r r en a s   v ar iab le s   f r o m   t h e   r o to r   p o s itio n   [ 1 0 ] .   On   th o th er   h a n d ,   t h p r in cip al  ap p r o ac h   o f   I FO C   i s   to   co n tr o llin g   s ep ar atel y   e x cite d   w it h   th D C   m o to r   b y   i n d ep en d en tl y   co n tr o t h to r q u an d   f l u x   in   t h in d u ctio n   m o to r   [ 1 1 ] .   T h er ef o r e ,   I FOC   is   co m m o n l y   u s ed   b y   r esear c h er s   in   o r d er   to   d ev elo p   o r   im p r o v th e   p er f o r m a n ce   o f   i n d u c tio n   m o t o r   d r iv e.   Oth er   th an   t h at,   t h f u n d a m en tal  p r in cip al  o f   I FO C   is   d e m o n s tr ated   in   p h aso r   d iag r a m   as  s h o w n   in   Fi g u r 2   [ 1 2 ] .           Fig u r 2 .   T h p h aso r   d iag r am   o f   I FOC   s c h e m e       I n   Fig u r 2 ,   th s tato r   is   s e ttled   b y   t h ,   th r o to r   is   s ettled   b y   t h   an d   th e   s y n ch r o n o u s   r o to r   is   s ettled   b y   .   Mo r eo v er ,   th r ef er en ce s   f r a m f r o m   th q - a x i s   o f   r o to r   f ield   is   ass u m ed   to   b ze r o   ( )   an d   th r o to r   cu r r en t e q u atio n   is   o b tai n ed   as :       ( 1 6 )     B asicall y ,   t h q - ax i s   o f   s tato r   cu r r en an d   s lip   o f   a n g u lar   f r e q u en c y   ca n   b ca lcu lated   to   co n tr o th e   elec tr o m ag n etic  to r q u e.   F u r th er ,   th d - a x i s   o f   s tato r   c u r r en t   ca n   b u s ed   to   ca lcu lated   th e   d - ax i s   o f   r o to r   f l u x   as p r esen ted   in   t h f o llo w i n g   e q u atio n s .           ( 1 7 )       ( 1 8 )     ( 1 9 )     W h er th e lectr ical  a n d   r o to r   o f   a n g u lar   f r eq u e n cies  ar r e p r esen ted   b y     w h ile,   t h s y n ch r o n o u s   an d   r o to r   o f   an g le  s p ee d   ar r ep r es en ted   b y   .   T h en ,     is   d ef in as  th s lip   o f   a n g u lar   f r eq u en c y .       4.   SI M UL A T I O A ND  H ARD WARE S E T UP   T h s etu p   o f   s i m u latio n   is   p er f o r m ed   b y   u s i n g   P SIM   s o f t w a r e.   Sp ec if icall y ,   t h i s   s o f t w ar p r o v id es  a   p o w er f u s i m u latio n   en v ir o n m en f o r   m o to r   co n tr o an d   p o w er   elec tr o n ics  s t u d ies.  Mo r eo v er ,   th d esig n   a n d   an al y s is   o f   m o to r   d r iv e,   co n t r o lo o p   an d   p o w er   co n v er te r   ar also   s u p p o r ted   w it h   P S I s o f t w ar e.   T h e   p r o ce s s   o f   s i m u latio n   s et u p   is   illu s tr ated   in   Fi g u r 3 .   O n   th o th er   h a n d ,   th s c h e m atic  o f   th r ee - p h ase   in d u ctio n   m o to r   d r iv es b y   u s i n g   I FOC   i s   d ep icted   in   Fi g u r 4   an d   Fig u r 5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I J P E DS   Vo l.  8 ,   N o .   4 ,   Dec em b er   2 0 1 7   :   1 6 8 2     1 6 9 2   1686           Fig u r 3 .   T h p r o ce s s   o f   s i m u l atio n   s et u p   b y   u s in g   P SIM   s o f t w ar e                   Fig u r 4 .   T h s ch e m atic  o f   th r ee - p h ase  i n d u c tio n   m o to r   d r iv es  b ased   o n   T MS3 2 0 F2 8 3 3 5   DSP           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       C o mp a r is o n   P erfo r ma n ce s   o f I F OC   fo r   Th r ee - P h a s I M Dri ve s   ( Ha s i f A z ir i )   1687       Fig u r 5 .   T h s u b - b lo ck   o f   I F OC   alg o r it h m   f o r   th r ee - p h a s in d u ctio n   m o to r   d r iv es         T h s etu p   o f   h ar d w ar f o r   ex p er i m e n tal  w o r k   i s   b ased   o n   Hi g h   Vo lta g e   Di g ital  Mo to r   C o n tr o l   ( DM C )   w it h   P o w er   Facto r   C o r r ec tio n   ( P FC )   f r o m   T ex as  I n s tr u m en ts .   T h DM C   w it h   P F C   b o ar d   is   ca p ab le   f o r   s e n s o r ed   an d   s e n s o r less   Fi eld   Or ien ted   C o n tr o ( FOC )   o f   h i g h   v o ltag e   P MSM ,   B L D C   an d   AC   in d u ctio n   m o to r s .   T h DM C   al s o   ca n   co v er   DC   m a x i m u m   in p u v o lta g is   u p   to   3 5 0 w ith   1 k W   m ax i m u m   lo ad   w h ile,   P FC   s ta g r ated   is   7 5 0 W   w it h   m a x i m u m   o u tp u v o lta g is   u p   to   4 0 0 th at  r ec tif ied   f r o m   AC   i n p u o f   1 1 0 AC   o r   2 2 0 AC   [ 1 3 ] .   No ted   th at  t h e x p er i m e n i s   b ased   o n   th e   T MS3 2 0 F2 8 3 3 5   DSP   an d   u s ed   th th r ee - p h ase  in d u ctio n   m o to r   w it h   r ated   at  2 2 0 A C .   Mo r eo v er ,   th v ar iab le  AC   tr an s f o r m er   is   u s ed   w h en   s tar tin g   th e x p er i m e n f o r   s a f et y   p u r p o s e.   Hen ce ,   th e   P C   d es k to p   ac t a s   h o s to   m o n ito r   s ett in g ,   g i v in g   co m m an d s   an d   ev al u ati n g   r es u lt s   f r o m   t h DM C   C 2 0 0 0   s y s te m   u s er   in t er f ac e.   Hen ce ,   th r o to r   s p ee d   o f   in d u ct io n   m o to r   is   m o n i to r ed   b y   u s i n g   en co d er   th at  attac h ed   o n   th in d u ct i o n   m o to r   s h af w h ic h   is   co n n ec ted   to   th DM C   b o ar d   p latf o r m .   Sp ec i f icall y ,   th h ar d w ar s etu p   f o r   th d r iv s y s te m   is   d e m o n s tr ated   in   Fig u r 6   an d   th e   o v er all  b lo ck   d iag r a m   o f   I FO C   f o r   th r ee - p h a s in d u c tio n   m o to r   d r i v is   d ep icted   in   Fig u r 7 .           ( a)   ( b )     Fig u r 6 .   T h s etu p   f o r   d r iv s y s te m ; ( a)   ex p er i m e n tal  te s t,  ( b )   h ar d w ar co n f i g u r atio n           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I J P E DS   Vo l.  8 ,   N o .   4 ,   Dec em b er   2 0 1 7   :   1 6 8 2     1 6 9 2   1688       Fig u r 7 .   T h o v er all  b lo ck   d i ag r a m   o f   I F OC   f o r   th r ee - p h as in d u ctio n   m o to r   d r iv es        5.   SI M UL AT I O A ND  H ARD WARE S E T UP   T h o v er all  s y s te m   f o r   s i m u la tio n   an d   ex p er i m en ta ar i m p le m e n ted   w ith   t h r ee - p h ase  s y m m etr ical   s q u ir r el - ca g i n d u c tio n   m o to r .   I n   ad d itio n ,   t h r ated   s p ee d   o f   i n d u ctio n   m o to r   is   1 7 2 5 r p m   w it h   6 0 Hz  b ase   elec tr ical  f r eq u e n c y .   He n ce ,   t h b ase  p ea k   c u r r en v o ltag v alu is   3 7 6 w h ile,   th b ase  p ea k   cu r r en v al u i s   3 A   r esp ec ti v el y .   Ot h er   t h an   th at,   th m o to r   p ar a m eter s   o f   t h r ee - p h ase  in d u ctio n   m o to r   ar s h o w n   i n   T ab le  1 .   Fu r t h er m o r e,   t h s i m u latio n   a n d   ex p er i m en ta ca s e s   ar o b s er v ed   i n   ter m   o f   s p ee d   co m m an d s   w it h   n o   lo ad   co n d itio n   as s h o w n   in   T ab le  2 .       T ab le  1 .   I n d u ctio n   Mo to r   P a r a m eter s   P a ra m et er s   Sp ec if ica t io ns   R s   ( s tato r )   1 1 . 0 5     L s   ( s tato r )   6 . 1 1   H   R r   ( r o to r )   0 . 3 2                 L r   ( r o to r )   0 . 3 2   H      L m   ( m a g n e tizi n g )   0 . 2 9   H      No .   o f   P o le   4   Mo m en t o f   I n er tia   0 . 9 1   k g . m 2       T ab le  2 .   Sim u latio n   an d   E x p er i m e n tal  C a s es   Ca s es   Sp ee d Co mm a nd s     1   Fu ll r ated   s p ee d   1 5 0 0   2   Half   r ated   s p ee d   9 0 0   3   L o w   r ated   s p ee d   4 5 0       I n itiall y ,   t h s i m u lated   r es u lts   ar tu n in g   b ased   o n   Z ieg ler - N ich o ls   m et h o d   w h ic h   i s   co m m o n l y   u s ed   to   tu n in g   o f   P I   an d   P I co n tr o alg o r ith m .   T h t u n in g   m et h o d   w as   th e   f ir s p u b lis h ed   b y   Z ie g ler   a n d   Nic h o ls   in   1942 .   I n   p ar ticu lar ,   th e   co n tr o ller   co ef f icien t s   ar e   tu n i n g   b ased   o n   p ar am eter s   s u ch   as   p r o p o r tio n a l,  in teg r al  an d   d er iv ati v [ 1 4 ] .   On   t h o th er   h a n d ,   t h e   s et  o f   t u n in g s   w ill   en d   u p   w it h   d i f f er e n p ar am eter s .   So ,   t h e   ap p r o ac h   o f   s p ee d   co n tr o ller   tu n i n g   i s   p len t y   o f   m o t i v atio n   t o   d ev elo p   an   alg o r it h m   [ 1 5 ] .   T h tu n i n g   b ased   o n   Z ie g ler - Nich o l s   m et h o d   co n s i s t o f   t h f o llo w i n g   s tep s :   1.   R ed u ce   t h i n teg r ato r ,     an d   d er iv ati v e,     g ai n s   to   0   v a lu e s .   No ted   th at,   th v al u e   co n tr o ller   g ain   i s   ca lled ,     an d   th p ea k   to   p ea k   p er io d   is   ca lled ,   .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       C o mp a r is o n   P erfo r ma n ce s   o f I F OC   fo r   Th r ee - P h a s I M Dri ve s   ( Ha s i f A z ir i )   1689   2.   I n cr ea s   f r o m   0   to   co n ti n u o u s   o s ci llatio n   th a also   ca lled   as  cr itical  o r   u lti m ate  g ain ,   .   No ted   th at,   th s lig h tl y   lar g er   v alu o f   co n tr o ller   g ai n   w i ll  b e   g iv i n g   u n s tab le  clo s ed   lo o p   s y s te m   w h i le  f o r   s li g h tl y   lo w e r   v alu w il l stab le  th s y s te m   b u t g i v i n g   s lo w   r esp o n s e.   3.   T h tu n i n g   p ar a m e ter s   ar r ef er r in g   o n   t h T ab le  3   b ase  o n   th cr itical  g a in   a n d   p er io d   o f   ch o s en   P ,   PI,   o r   P I co n tr o ller s .   No t ed   th at,   t h e   r u le s   o f   t u n in g   p a r a m eter s   t h at  r es u lt  i n   le s s   s en s iti v it y   an d   o s cillato r y   r esp o n s e s   in   t h p r o ce s s   co n d itio n   ar s u g g es ted   b y   T y r ee s   a n d   L u y b e n   as  s h o w n   in   T ab le  4   [ 1 6 ] .          T ab le  3 .   Z ieg ler - N ich o l s   M eth o d   T u n in g   P ar a m eter s   Co ntr o ller  T y pe         P   0. 5     -   PI   0 . 4 5   /1 . 2   -   P I D   0 . 6   /2   /8       T ab le  4 .   T y r ee s - L u y b e n   S u g g ested   T u n in g   P ar a m eter s   B ase d   o n   Z ieg ler - Nic h o ls   T u n in g   M eth o d   Co ntr o ller  T y pe         PI   /3 . 2   2 . 2   -   P I D   /2 . 2   2 . 2   /6 . 3       Fig u r 8   s h o w s   th s i m u lated   r esu lt s   o f   P   an d   P I   co n tr o ller s   at  d if f er en ce s   s p ee d   co m m a n d s   w it h   n o   lo ad   co n d itio n .   I n   p ar ticu lar ,   th t u n in g   p ar a m eter s   f o r   P   co n tr o ller   ar   an d     w h ile,   f o r   P I   co n tr o ller   ar   an d     r esp ec tiv el y .   T h en ,   Fig u r 7   ( a)   s h o w s   th P   co n tr o i s   co n tr ib u ted   l ess   o v er s h o o an d   P I   c o n tr o is   alm o s ze r o   o v er s h o o b u s lo w er   th an   P   an d   P I   c o n tr o ller s   in   Fig u r 8   ( b )   an d   Fig u r 8   ( c)   to   ac h iev s tead y   s tep   r esp o n s at  f u ll  r ated   s p ee d   co n d itio n .   B esid es,  Fig u r 8   ( b )   s h o w s   th P   an d   P I   co n tr o ller s   ar e   co n tr ib u ted   less   o v er s h o o an d   f ast er   th an   P   an d   P I   c o n tr o ller s   in   Fi g u r 8   ( a)   b u s lo w er   th a n   P   a n d   P I   co n tr o ll er s   in   Fi g u r 8   ( c)   at  h a lf   r ate d   s p ee d .   Hen ce ,   Fi g u r 8   ( c)   s h o w s   t h P   an d   P I   co n tr o ller s   ar p r o d u ce d   ch at ter in g   an d   o s cillato r y   r esp o n s es   b u co n tr ib u tes   s h o r ter   ti m t h a n   P   a n d   P I   co n tr o ller s   in   Fi g u r 8   ( a)   an d   Fig u r 8   ( b )   to   ac h iev s te ad y   s tep   r es p o n s a lo w   r ate d   s p ee d   co n d itio n .   T h er ef o r e,   th co m p ar is o n   o f   P   an d   P I   co n tr o ller s   ar n o ted   th at  t h P I   co n tr o ller   is   m o r o u ts ta n d i n g   th a n   t h e   P   co n tr o ller   at  d if f er en ce s   s p e ed   co m m an d s   w it h   n o   lo ad   co n d itio n .                   ( a)   ( b )     ( c)   Fig u r 8 .   Si m u lated   o f   P   an d   P I   r esu lts   at;  ( a)   f u l l,  ( b )   h alf   a n d   ( c)   lo w   r ated   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I J P E DS   Vo l.  8 ,   N o .   4 ,   Dec em b er   2 0 1 7   :   1 6 8 2     1 6 9 2   1690   Fig u r 9   s h o w s   th s i m u late d   an d   ex p er im e n tal  o f   P I   s p e ed   co n tr o ller   r esu lts   at  d if f er en ce   s p ee d   co m m a n d s   w it h   n o   lo ad   co n d itio n .   I n   f u r th er ,   th t u n in g   p ar am eter s   f o r   P I   c o n tr o ller   ar   an d     r esp ec tiv el y .   B esid es,  Fi g u r 9   ( a)   s h o w s   t h s i m u lat ed   r esu lt   a n d   Fi g u r 9   ( b )   s h o w s   th e   ex p er i m e n tal  r es u lt   is   co n tr ib u ted   al m o s ze r o   o v er s h o o b u s lo w er   th a n   th e   s i m u lated   an d   e x p er i m e n tal  r esu lt s   i n   Fig u r 9   ( c) - ( f )   to   ac h iev e   s tead y   s tep   r esp o n s e   at  f u ll   r ated   s p ee d   co n d itio n .   T h en ,   Fi g u r 9   (c s h o w s   t h s i m u lated   r esu lt   a n d   Fig u r 9   ( d )   s h o w s   t h ex p er i m en tal  r esu lt   is   co n tr ib u ted   less   o v er s h o o an d   o s cillato r y   r esp o n s es   b u s lo w er   t h a n   s i m u la ted   an d   e x p er i m e n tal  r es u lt s   i n   Fi g u r 9   (e ) - ( f )   a n d   f aster   t h a n   s i m u lated   an d   e x p er i m e n tal   r esu lt s   i n   Fi g u r e   9   ( a) - ( b )   to   ac h iev e   s tead y   s tep   r esp o n s at  h al f   r ated   s p e ed   co n d itio n .   Hen ce ,   Fi g u r 9   (e )   s h o w s   t h e   s i m u lated   r esu lt   a n d   Fig u r 9   ( f )   s h o w s   t h e   e x p er i m en tal  r esu l t   is   p r o d u ce d   ch atter in g   a n d   o s cil lato r y   r esp o n s e s   b u co n tr ib u t es  f aster   ti m t h a n   s i m u lated   an d   e x p er i m e n ta l   r esu lt s   in   Fi g u r 9   ( a) - (d )   to   ac h iev s tead y   s tep   r esp o n s at  lo w   r ated   s p ee d   co n d itio n .   Oth er   th a n   th at,   Fig u r 9   ( a) ,   ( c)   an d   ( e )   s h o w s   th s i m u late d   r es u lt s   ar s lo w er   t h an   e x p er i m e n tal  r es u lt s   in   Fi g u r 9   ( b ) ,   ( d )   an d   ( f )   to   ac h ie v s tead y   s te p   r esp o n s e.   T h er ef o r e,   th P I   co n tr o ller   is   n ee d ed   to   i m p r o v f o r   lo w er   r ated   s p ee d ,   b u t v er y   o u t s tan d i n g   at  f u ll r ated   an d   h al f   r ated   s p ee d   co m m a n d s   w it h   n o   l o ad   co n d itio n .           ( a)       ( b )           ( c)       ( d )           ( e)       ( f )     Fig u r 9 .   Si m u lated   an d   ex p er i m e n tal   o f   P I   r esu lt s   at;  ( a) - ( b )   f u l l ,   ( c) - ( d )   h alf   a n d   ( e) - ( f )   lo w   r ated       6.   CO NCLU SI O N     I n   th i s   p ap er ,   th p er f o r m a n ce s   o f   s p ee d   co n tr o l ler   ar d em o n s tr ated   b ased   o n   th s e n s o r e d   I FOC   o f   th r ee - p h ase  i n d u c tio n   m o to r .   B asicall y ,   t h s i m u lated   r es u l ts   ar co m p ar ed   b et w ee n   P   a n d   P I   co n tr o ller   at  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       C o mp a r is o n   P erfo r ma n ce s   o f I F OC   fo r   Th r ee - P h a s I M Dri ve s   ( Ha s i f A z ir i )   1691   d if f er e n ce s   s p ee d   co m m a n d s   w it h   n o   lo ad   co n d itio n .   T h r esu lt s   ar n o ted   th a th P I   co n tr o ller   is   m o r e   o u ts ta n d in g   t h a n   t h P   co n tr o ller   in   ter m s   o f   p er f o r m a n ce s   w h ic h   ar f aster   to   ac h ie v s t ea d y   s tate  r esp o n s e,   lo w er   p er ce n ta g o f   o v er s h o o an d   o s cillato r y   r esp o n s e.   B esid es,  th e   s i m u lated   r es u lts   o f   P I   co n tr o ller   ar co m p ar ed   w it h   ex p er i m e n tal  r esu lt s   at  d i f f er e n ce s   s p e ed   co m m an d s   w it h   n o   lo ad   co n d itio n .   I n   t h is   r e g ar d ,   th co m p ar i n g   r es u lts   ar s h o w s   th at  th e   ex p er i m en tal  r es u lt s   ar f as ter   t h an   th e   s i m u lated   r esu lt s   i n   o r d er   to   ac h iev s tead y   s tate  r esp o n s e.   Mo r eo v er ,   P I   co n tr o ller   is   v e r y   o u t s ta n d in g   at  f u ll  r ated   an d   h alf   r ated   s p ee d   co m m a n d s   w it h   n o   lo ad   co n d itio n .   Ho w e v er ,   t h P I   co n tr o ller   is   n ee d ed   to   i m p r o v f o r   lo w er   r ated   s p ee d   co n d itio n .   F i n all y ,   t h r es u lts   o f   s i m u lated   an d   e x p er i m e n t al  o f   I FOC   f o r   th r ee - p h a s i n d u ctio n   m o to r   ar e   v alid   in d icato r   as a   r ef er en c to   im p r o v co n tr o l a lg o r ith m   i n   f u t u r e.         ACK NO WL E D G E M E NT S     T h au th o r s   w o u ld   lik to   ac k n o w led g P o litek n i k   Me r li m a u   Me lak ( P MM )   an d   Un i v er s it i   T ek n ik al  Ma la y s ia  Me la k ( UT eM )   th r o u g h   th e   g r a n F R GS/1 /2 0 1 5 /T K0 4 /J P P / 0 3 /1   Min i s tr y   o f   Hi g h er   E d u ca tio n   Ma la y s ia  f o r   th eir   i n s p ir atio n s   an d   s u p p o r ts .           RE F E R E NC E S     [1 ]   F .   A .   P a tak o r,   e a l. ,   A u to - tu n i n g   S li d in g   M o d e   Co n tro l   f o In d u c ti o n   M o t o Driv e s,”  2 0 1 6   8 t h   Co m p u t .   S c i.   El e c tro n .   E n g .   Co n f. ,   p p .   1 6 ,   2 0 1 6 .   [2 ]   Z.   Yo n g c h a n g ,   e a l . ,   Co m p a ra ti v e   stu d y   o f   P I,   sli d in g   m o d e   a n d   f u z z y   lo g ic  c o n tro l ler  f o ro t o r   f ield   o rien te d   c o n tro ll e d   i n d u c ti o n   m o to d riv e s,”  El e c tr.   M a c h .   S y st. ,   v o l.   1 ,   n o .   3 ,   p p .   1 0 8 9 1 0 9 4 ,   2 0 0 8 .   [3 ]   K.  W a n g ,   e a l. ,   A n   o n li n e   ro t o ti m e   c o n sta n e stim a to f o th e   in d u c ti o n   m a c h in e ,   IEE T ra n s.  Co n tro S y st.   T e c h n o l . ,   v o l .   1 5 ,   n o .   2 ,   p p .   3 3 9 3 4 8 ,   2 0 0 7 .   [4 ]   S .   R.   S h a w ,   e a l. ,   Id e n ti f ica ti o n   o f   in d u c ti o n   m o to p a ra m e ters   f ro m   tr a n sie n sta to c u rre n m e a su r e m e n ts,   IEE E   T ra n s.  I n d .   El e c tro n . ,   v o l.   4 6 ,   n o .   1 ,   p p .   1 3 9 1 4 9 ,   1 9 9 9 .     [5 ]   D.  T e l f o rd ,   e a l . ,   On li n e   id e n ti f ica ti o n   o f   in d u c ti o n   m a c h in e   e lec tri c a p a ra m e ters   f o v e c to c o n tr o lo o p   tu n in g ,   IEE T ra n s.  I n d .   El e c tro n . ,   v o l .   5 0 ,   n o .   2 ,   p p .   2 5 3 2 6 1 ,   2 0 0 3 .   [6 ]   K.  Bo u h o u n e ,   e a l. ,   Hy b rid   c o n tro l   o f   th e   th re e   p h a se   in d u c ti o n   m a c h in e   u sin g   a rti f icia n e u ra n e tw o rk a n d   f u z z y   lo g ic,”  Ap p l.   S o ft   C o mp u t. ,   v o l.   5 5 ,   p p .   2 8 9 3 0 1 ,   2 0 1 7 .   [7 ]   S .   M a su m p o o r,   e a l. ,   A d a p ti v e   slid in g - m o d e   t y p e - 2   n e u ro - f u z z y   c o n tro o f   a n   in d u c ti o n   m o to r,   Exp e rt  S y st.  Ap p l . ,   v o l.   4 2 ,   n o .   1 9 ,   p p .   6 6 3 5 6 6 4 7 ,   2 0 1 5 .   [8 ]   C.   L .   G ra c io la,  e a l. ,   Ne u ra s p e e d   e stim a to f o li n e - c o n n e c ted   in d u c ti o n   m o to r   e m b e d d e d   in   a   d ig i tal  p ro c e ss o r,   Ap p l .   S o ft   C o mp u t.   J . ,   v o l.   4 0 ,   p p .   6 1 6 6 2 3 ,   2 0 1 6 .   [9 ]   K.  Zeb ,   e a l . ,   In d irec f ield - o rien ted   c o n tr o o f   in d u c ti o n   m o to r   d riv e   b a se d   o n   a d a p ti v e   f u z z y   lo g ic  c o n tro l ler,”   El e c tr.   En g . ,   2 0 1 6 .   [1 0 ]   O.  El lab b a n ,   e a l . ,   P re d ictiv e   to rq u e   c o n tr o o f   a n   in d u c ti o n   m o to fe d   b y   a   b id irec ti o n a q u a si  Z - s o u rc e   in v e rter,”  IECON  Pro c .   In d u stri a E lec tro n .   Co n f . ,   v o l .   2 ,   p p .   5 8 5 4 5 8 5 9 ,   2 0 1 3 .   [1 1 ]   F .   A .   P a tak o r,   e a l . ,   A d a p ti v e   S li d in g   M o d e   f o in d irec f ield   o ri e n ted   c o n tr o ll e d   o f   in d u c ti o n   m o to r,   2 0 1 1   IE EE   S tu d e n C o n f .   Res .   De v . ,   n o .   4 ,   p p .   2 8 9 2 9 3 ,   2 0 1 1 .     [1 2 ]   J.  A .   A li ,   e a l . ,   Im p ro v e d   In d i re c F ield - Orie n ted   C o n tro l   o f   In d u c t io n   M o to Driv e   Ba se d   P S A lg o rit h m ,   J u rn a T e k n o l o g i v o l.   2 ,   p p .   1 6 ,   2 0 1 3 .   [1 3 ]   B.   Ak in   a n d   M .   Bh a rd w a j ,   S e n so re d   F ield   Orie n te d   Co n tro o f   3 - P h a se   P e rm a n e n M a g n e S y n c h ro n o u M o to rs,”   T e x a s In stru me n ts,   In c .   C 2 0 0 0   S y ste ms   a n d   A p p li c a ti o n s ,   2 0 1 3   [1 4 ]   B.   P o p a d ic,  e a l . ,   T u n i n g   m e th o d f o P c o n tro ll e -   C o m p a riso n   o n   a   h i g h ly   m o d u lar  d riv e ,   IY CE  2 0 1 3   -   4 t h   In t.   Y o u th   C o n f .   E n e rg y ,   2 0 1 3 .   [1 5 ]   M .   Ko rk m a z ,   e a l. ,   De sig n   a n d   p e rf o rm a n c e   c o m p a riso n   o f   v a riab le  p a ra m e ter  n o n li n e a P ID  c o n tro ll e a n d   g e n e ti c   a lg o rit h m   b a se d   P ID co n t ro ll e r,   INIS T 2 0 1 2   -   In t.   S y mp .   In n o v .   In tell .   S y st.   Ap p l. ,   2 0 1 2 .   [1 6 ]   B.   W .   Be q u e tt e ,   P r o c e ss   Co n tr o l M o d e li n g ,   De sig n ,   a n d   S im u latio n ,”   Pre n ti c e   Ha ll   P T R ,   2 0 0 3 .       B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS         Ha sif  A z iri   wa b o rn   in   Ke lan tan ,   M a lay sia ,   in   1 9 9 1 .   He   re c e iv e d   h is  Dip lo m a   in   El e c tro n ic   En g in e e rin g   f ro m   th e   P o li tek n ik   Ko ta  Bh a ru   ( P KB),   Ke lan tan ,   M a la y sia ,   in   2 0 1 3 ,   a n d   Ba c h e lo rs   De g re e   in   M e c h a tro n ic  E n g in e e rin g   w it h   Ho n o u rs  f ro m   th e   Un iv e rsiti   T e k n ik a M a la y si a   M e lak a   (U T e M ),   M e la k a ,   M a la y sia ,   in   2 0 1 6 .   He   is  c u rre n tl y   w o rk in g   to w a rd h is  M a ste rs   o S c ien c e   in   E lec tri c a En g in e e ri n g   a th e   Un iv e rsiti   T e k n ik a M a la y sia   M e lak a   (U T e M ),   M e lak a ,   M a la y sia .   He   h a b e e n   a n   A ss ista n Re se a rc h e a Un iv e rsiti   T e k n i k a M a la y sia   M e la k a   (U T e M a n d   P o li tek n ik   M e rli m a u   M e lak a   (P M M )   sin c e   2 0 1 6 .   His c u rre n re se a rc h   in tere sts in c lu d e   f u z z y   lo g ic co n tr o l,   p o w e e lec tro n ics   a n d   m o to d riv e s.      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.