In te r n ation a l Jou rn al  o f Po we Elec tron ic s an d   D r ive S y stem  (IJ PED S V o l.  10, N o.  2, June  2 01 9, pp.  768~ 7 7 6   IS S N : 2088- 86 94,  D O I :   10.11 59 1 /ij ped s . v10 . i 2.pp 7 68- 77 6           768     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   The line a r quadr a tic regular al gor ithm-based contr ol system   of  th e direct current  m otor       Tr on g-Th an g N g u y en   F acul t y   o f   E nergy  E ngin e e r i n g ,   T huy lo U n i v ers i ty,   V iet n am      Art i cl e In fo     ABSTRACT A r tic le hist o r y :   R e c e i v e d  Oct  1 0 ,  2 018  Re vise d Jan  2 6 , 2019   Ac ce p t ed  M ar 2 , 2 0 19      Th is   r es earch   a i m to   p ropose  a n   o p tim al  c ont ro l l er  f or  c ont rol ling   t h speed   of   t he  D i r ect   C urren t   ( D C m o tor.  B ased  o n   the  m a th em a tical   e qu ati o n s   o DC  M oto r th aut h o r   b u i l d the  equ a t i o n s   o f   t he  s tat e   s p ace  m o del   and  bu il d s   t h e   l i n ear  q uadrat ic  r eg ula t or  ( L Q R)  c o n troll e to   m inim ize  th erro r   bet w een th e   s et   s p eed and th r e sp ons s p eed of   D C   m o t or. The r esu l ts   o f   th e   p r op ose d   c on trol le a r e   c o mpa r ed   w ith   t h e   t ra di tio na c o ntrol l e rs   a the  PID ,   the  f eed-f or ward  c ont roller.  T he  s imula t ion   result show  t hat   t he  q ual i t y   o th co nt rol   s y stem   i n   t h case  of   L Q R   c o n t r oller  is  m u c h   hi gher  t h a n   t h e   trad it ion a con t ro ll e r s.  T h e   r es po n s sp eed  a lw a y f o llo w s   t he  set  speed  w ith  th s hort   co nv ers i o n   t ime,   t h e re  i sn' t   o v e rsh oot.   The  resp ons e   speed  is  a l m os un af f e c t ed  w hen   th e to rqu e  im p a c o n  t he  s ha ft  is ch a n ged .   K eyw ord s :   D C  m ot or   LQR control  Op ti mal   con t rol   PID co n t rol   Co pyri gh t © 2 019 In stit u t 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:   Tron g-Tha ng  N g u y en,     F a cult y   o f   E ne rgy  Engi nee r i n g,  T huyl o i  U ni ver s ity,    17 5 Ta y S on,  D on D a , H anoi,   V i et nam   Em ail:  ngu ye n t r o n g t h a n g @ t l u .e du.vn       1.   I N TR OD U C TI O N   The   D C   m ot o r   i tra d iti o n a ele c t ric  m o tor .   I com p a r ison  to  t h e   o t h e elec tric  m otor   s uch  a s   brus hle ss  D C   m otors  [ 1 -3],   i nd uc t i o n   m ac hi ne   [ 4-6] the  D C   m oto ha t h e   intr ins i a d van t a g es  s uc as  t he   ea se   o ma int e na nce,   t he   l a r g e   e lec t rom a g n e t i c   t o r q ue,  the   simp l e   c on t r ol   s t r u c t u re   a nd  th e   ad ju st   a bi li ty   o f   t h e   s p e e d   i n  a  w i d e   r a n g e .  T h u s ,  t h e  D C   m o t o r   i s  s t i l l   v e r y   p o p u l ar   i t h ap pl ica t i on  of  i n d u str i a l   a re as  requ ire d   t he   h igh- qua lit mot i o n suc h   a m i nin g ,   t r ans port a tio n,   s t e el  r o l lin g,  e t c S o it  is  v er im p o rt ant   to   enha nc the  pe rform a nc of  t he   D mo tor  c o n t ro s y stem Ther a re   m a n y   stud i e on   t he  D C   mo to co n t ro such  a [7- 1 0 ] Most   o thes e   st ud ies  use  a   sim p l e   c o n t ro lle s uch  a s   P ro por ti ona l In t e gral –D e r iva t i v e   (PI D con t ro l l ers.  T he   a dv a n ta ge  o the  P I D   control  i s   a   s imp l struc ture bu t   t h draw ba ck  i t h at  t he   qua l i t y   o t h e   con t ro s y stem   i no h i g h The  r e sear ch  [ 11]  h a v prop ose d   a   s o l u t i o t o   c o n t r o l   t h D C   m o t or  t hat  has   ac hi e v e d   h ig h- qua l ity,   it  is  t he   c o n tr ol  m eth o d   b a s e d   o n   the  f l a t nes s   p rinc ip l e but  t he   l i m it a t ion  of  t h i s   met h od  i s th at  t h e  c ont rol   a l go rit h m i s  c o m pl e x To  over c om all  t h lim ita t i o n of  t h e   p re vi ous   m eth o d i n   t his   s tud y ,   t h e   a ut ho p r opo ses  solu ti on  to  b uil d   a   c o n t r ol  s y s t e bas e o n   t he  l i n ea quadr a tic  r e g ul a t o r  c o n t r o l l e r .  T h e  c o n t r o l   a l g o r i t h m   i s  s i m p l e   and  the  qua l i t y   i o p timize d By  u si ng  LQ co ntro l l e r the  de vi a t i o of  t he  D Mo t o speed  c an  b e   minim i z e d,  an d   t he  re s p onse   spee d is no t  c ha nge d w h en t h e   d istu rb a n c e   su ch  as   sh af t   t o rq u e  is ch a n g e d.  The   LQ c ont rol  m e th o d   i use d   t c o ntr o l   lo of  o bj e c t in  p ra ct i c as   t wo-whe el se l f-ba l a n c i n g   mobi le  r o b o t   [12- 14],   con v e r ter  [1 5-1 7 ],   quad- ro t o r   [1 8-20] w i nd   power  g en e r at o r   [ 21 2 2 ] Th Li n e a r   Q u adr a t i c   Re gula t or  m etho is  s et t i ng  the  c ontr o l l er   by  us in a   m a t he ma ti c a l   a lg ori t hm   t m i ni m i ze   t he  c ost   fu nc ti o n   w i t h   w e ig ht ing   fac t or de fi ne b y   t h e   d es i g n e r.   T he   c o s t - f u n c t i o n   i s  o f t e n  d e f i n e d  a s   a   s u m   o f  t h e   dev i a t i o ns  o resp onse  ou tp u t  and  the i r de s i r e d va lue s  [23,  24]     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       The li ne ar  quadr a tic regular  algo r i thm-based cont r o l sys t em  of  the  di rect … ( T rong-T hang  N g uyen)  76 9 2.   T H E L Q R   CONTROL S Y STEM   C ons ide r i ng t h e obje c t  w i t h st ate  equa t i o n :     ) ( . ) ( . ) ( t u B t x A t x   (1)   wher e:  )] ( ),..., ( ), ( [ ) ( 2 1 t x t x t x t x n  is the  v ector  o state   s i gn a l ,   )] ( ),..., ( ), ( [ ) ( 2 1 t u t u t u t u m  is the   vec t or  o con t ro l si gna l .     The   r e q u irem ent  of  t he   c o n tr ol  s ys tem   is  t o   fi nd  the   c o n t r o l   s i gna ) ( t u   i o r der  for   the   c ontr o l   ob jec t   f rom   t h in itia sta t ) 0 ( ) ( 0 x t x   go  to  t he  e n d   s tate   0 ) ( f t x  a n d   s a t i s f y  t h e  f o l l o w i n g  c o n d i t i o n   (cost f unc t i ona l )   f t t T T f f T dt t u R t u t x Q t x t x M t x J 0 min )] ( . ). ( ) ( . ). ( [ 2 1 ) ( . ). ( 2 1   (2)     Where  Q   a n d   M   a re   t he   s y m me t r i c posi tive  sem i -def in ite   w ei gh m a tri x .   R   i the  sym m et r i c,  pos it ive  de fin i te  w e i gh t m a trix.   To  sol v e  th e  p ro bl em, we  es t ab l i s h   th e   Ha mi l t on  fun ct i o n :     )] ( . ) ( . [ )] ( . ). ( ) ( . ). ( [ 2 1 t u B t x A t u R t u t x Q t x H T T T   (3)   The   o p t i ma l   ex per i m e n t   i the   sol u ti on o f  the   f ol low i ng e q u a tio ns :   -   The  st a t e e q u a ti on:     ) ( . ) ( . ) ( t u B t x A t x    ( 4 )     -   The  equi l i br ium   e quat i o n :     ) ( . ) ( . ) ( t A t x Q x H t T   (5)     -   The  opt i m al  c on d i t i on :     0 ) ( . ) ( . t B t u R u H T T    (6)     F r om e q u a t ion  (6), w e have :     ) ( . . ) ( 1 t B R t u T T   (7)     Re plac ) ( t u  int o   (4),  w e   ha ve:     ) ( . . . ) ( . ) ( 1 t B R B t x A t x T T    (8)     Com b ining (8)   and  (5)  we   h ave:     ) ( ) ( . . ) ( ) ( 1 t t x A Q B R B A t t x T T    (9)     S o lvi ng  the   ab ove  eq u a t i o ns,  w e   h ave  the o p tima l   c on tro l  si gna l :   ) ( ). ( ) ( * t x t K t u    (10)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694  Int J  P o w   El e c  &  D ri S yst ,  V ol.  10,  N o.  2 , June  20 1 9  :   768  –  7 76   77 0 Where   ) ( . . ) ( 1 t P B R t K T   ) ( t P   i t h e   p o si tiv sem i - d efin i t e sol u tio of t he  R ic cat i e qua t i o n :     P B R B P Q P A A P P T T . . . . . . 1    (11)     I n  the  case   of  t he  in f in i t e   time   ∞ ,  the  c ost func tio n is a s fo l l ow s:     f t T T dt t u R t u t x Q t x J 0 min )] ( . ). ( ) ( . ). ( [ 2 1   ( 12)     Th e op ti mal   c o n t ro l   sign a l :       ) ( . ) ( * t x K t u    (13)      W h e re   P B R K T . . 1    P   i the p o si t i v e  sem i-def i n i te  s ol u t i on  of  t he  R i c ca ti  eq uat i o n :     0 . . . . . . 1 P B R B P Q P A A P T T   (14)   ( K   a nd  P   do n o t  de p e n d on  the   time )       3.   T H E DIAGRAM AND   T HE EQ U TION S OF  T HE DC  MOT O The diagram   o f  a  s epar atel y e x ci te d DC Mo t or   i presente d as  F igure  1 [2 5 ]   it inc l u d es :   -   The  fie l d w i n d i n g s ar i n   t h e  sta tor,  they  are   used  t exci te  t he  fie l d   f l ux.   -   The  ar ma t u r e  coi l s   a re  on th rot o r,  t hey a r e sup p lied  curr ent  v i brus h a nd  the c o mm u t a t or.          F i gur e 1.  The  dia gra m   of  a   s epar ate l y e x c i te d D C  Mo t or      The   m a them at i c a l   e qua t i ons o t h e   D C  M o t o r  inc lude -   Th e   vo lt a g e   equ a ti o n   E dt di L i R V a a a a a  (V )   ( 15)    Where  a V is  t he  a rm ature   vol ta ge w h ic i s   f e d   i n t t h ar ma t u r e   c o i l;  a a L R , i s  t h e  a r m a t u r e   resista n ce  a nd  in duc ta nce ,   E  is the  elec trom o tive .     -   The  elec tromo t ive  eq ua t i o n :     ). . ( f af E i L K E (V)  (16)    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       The li ne ar  quadr a tic regular  algo r i thm-based cont r o l sys t em  of  the  di rect … ( T rong-T hang  N g uyen)  77 1 Where  ω   i t h e   spee of  t he  r otor ,  K E   i th e   coe f fic i e n of  v o lta ge,   f i is  t h e   w in din g   f iel d   c urr e nt,   af L i s   t he  fie l d   a rm ature   m u t u a l  i n duc ta nce .   -   The  m o tio n e q uat i on :     f m L e T B T T dt d J (N. m )     ( 17)    Where  J is  t he  i ne rt ia,  e T   i t h e l ectr o m e c h an i cal  t or q u e,   L T   i the  t o rq ue   w h i ch  i m p ac to  t he   shaft,   m B   i the c o eff i c i e n t of  t he  vi s co us fric tio n,   f T  i s t h e   c oul omb   f r i c t i on  to r q u e .   -   The  elec trome c ha nic a l  t orque   e quat i o n :     a f af a T e i i L i K T ). . (   (N . m )   ( 18)    Where  T K is t he c oeffic i e n t of  t h e  torq u e.   Ba se d on  the   e qua t i o n of the   D Motor , w e   bui l d  the  m o d e l   dia g ram   o f  D C Mo t o r a s  show n in  F ig ure   2.          F i gure   2.  T he  m ode l   d i a g ram   of D C Mo t o     The   pa ram e ter s   o t h e   D C  M ot or in  th is st u dy ar e show in  T ab le  1 .       Tab l 1.  T he D Mot o para me ters   Ra ( L a ( H )   K t   K e   J( k g . m^ 2 )   B m( N . m . s )   T f ( N . m)   0. 0. 011   0 . 2   0 . 1   0 . 2   0 . 1   V a r       To  i n v es t i ga te   t he  d e p e n d e n c e   of  t he  M otor   s pe e d   o n   t h ar ma t u r v o l t a g e,   w se t h a r ma ture   vo lta ge  c ha n g e   from  Va  = 75V  t o   Va  =  1 00V To  i nve sti g a t e   t h dep e n d e n ce   o the  M o tor   spe e d   o th shaft   tor que,   w e   s e t   t he   s ha ft  t or qu cha n ge  f r o T L  = 10( N.M )   to   T L  = 20 (N .M ) .   Ru nni ng   t he  s im u l a t i o n   m odel,   w e   obt a i n t h e t i m e  c hara cter i s tic o f t h spe e d  show in  F ig u r e   3.          F i gure   3.  The  t i m cha r ac t e ris t ic  o the   spee d   w h en  c ha ngi n g  th e   ar ma t u r e  vo l tage  an d   t he  shaft   t orq u e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694  Int J  P o w   El e c  &  D ri S yst ,  V ol.  10,  N o.  2 , June  20 1 9  :   768  –  7 76   77 2 The   m i ssi o o f   t he  s ys tem   is  t c ontr o the   speed  o t h D C   m ot or   f ol l o w i ng  t h e   de si re val u e.   I t   als o   m in imize s   t he  c ha ng e   in  s pee d   w hen  c h a n g i ng  t h e   torq ue   i m p ac te o n   t he   s ha ft  o t h D C   M o t or.  In  t h i s   stud y,   t he  a uth o pro pose s   a n   op t i ma l   co n t rol l e r   L Q R   t c o n t ro l   t he  r esp ons spee fo l l o w i n the  se spee d   w ith  t he s horte st  c o nvers io n t i m e .       4.   B U I L DING TH E   C O N TROL   S Y S T E FOR TH E D C   M OTO R   4.1.  The  PI c o ntr o ll e r  an d  fee d-forwar cont rol l er   Base d   o n   t he   d epe n de nce   of  t he  M o t or  s p e e d   o t h e   ar ma t u r e   v o l t age   and   t h sh aft   to rq u e th aut h or  b ui lt  a n d   tes t e d   t he   t rad i t i ona l   c o n t r o ller s   f or  D m o to r s   a a   b a si s   f o r   comp a r i s on   w it L Q R   con t ro l l ers.  T he   f i r st  c o n tro l l e is  a   F ee d-fo rw a r contro l l e r   wit h   t he  g ai coe ffic i en K= 2. 1 4 The  s econ d   con t ro l l er  i t h e   P I  c ont r o lle r,  t he  c ontro sys t em  m odel  sh o w n  i n   F i gu r e   4         F i gure   4.  The  c on tro l  sys tem   m odel w i th  t he   P con t rol l er       The   para me t e rs  o t h PI  c on t r o ller   are   de term i n ed   e x p er i m en tal ly We   d e f in e   th ap p r op ri at e   para me ters  i order  t h a t   t he  q ua lit of   t he  c on t r o l   s yste i s   g ood.   F i n a l l y ,   the  P I   c o n t rol l e r   p a r am et e r ar e   d e fin e d   as  f oll o ws:   Kp= 1 Kp= 5   R u n n i n g   t he  s ys tem   in  t w o   c ases  o the   c o n t r o lle ( P a n d   Fe ed- forw a r d),  the  s i m u la ti on  re sul t   i s   show n as  F igure   5.           F i gure   5.  T he  s i m ula t ion  resu l t  in t h ca se s o f   F e e d-for w ard  an P I   c ontro l l e r       Th si mul a tion  re su lt sho w   t h a th e   Fe e d -fo r ward   c on t r o l l e h a s   m e the   c o nt r o l   re qu ir em ent.   T he   respo n se  s pee d   o t h e   D C   m otor  h as  b ee fo l l ow i n the   set   spe e d .   H o w e v e r ,  t h e  q u a l i t y  o f   c o n t r o l   s y s t e m  i s   low .   I partic u l ar t h e   res p o n s e   s pee d   o t h e   D C   M o t or   i n o t   m ain t a i n e w h en  c ha ng i n g   t h t o rq ue  i mpa c t e d   on  t h sha f t.   T hi w ill  ha ve  a   v e r n e ga t i v e   e ffec w h e n   a pp l y i n g   i th elec t r i c   m ot ion  of  t h e   p r o d u c t io n   proce s s.   I n   t h e   ca se   o the   P I   c on t r ol ler ,   t he   c on tro l   q ual ity   has   bee n   i m p r ove a   lo t.  T he   r espo nse   s p e e d   h as  bee n   f o l low e d   the  se s p ee w i t h   t he   s h o rt  t rans iti on  t i m e ,   a n d   it  is  m a i nt a i ne w h e n   c han g i n g   t he  t orq u impa ct ed  on  t h shaf t .   H ow eve r the   lim i t a tio ns  a r e   t ha t h ere   i s   t he  o ve rsho t,  a n d   t her e   i osc i lla ti on  bef o r e   the r e sponse speed is stable.   Th us,   t h e   a u th or   p r o pose s   a n   opt im al  c o n tr ol l e (LQ R t o   a d d res t h ese  limi t a t io ns  a n d   i m p ro ve  t he   qua l ity  o f the   c o n t ro l sys t em       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       The li ne ar  quadr a tic regular  algo r i thm-based cont r o l sys t em  of  the  di rect … ( T rong-T hang  N g uyen)  77 3 4.2.  Th e  opt i m a l   L QR   c on t r ol ler     F r om  t h e   e q u a t i ons  o D C  M otor s,  c han g i n g   i n t th sta t e   equa t i on s   with  t h e   s t a t e   v ari a b l es  t h a t   are  the a r m a ture  c urr e nt a n d  the  r otor  spee d   a a a a a a E a f L a T m V L i L R L K dt di T J T J i J K J B dt d 1 1 1   (19)    To   i n c re as the   e ffi ci e n c y   o th e   co nt rol   pro c e ss,  w a d d   t h s ta te   v ar iab l ) / ( s   t t h e   s t ate  equa t i o n s :     a a a a a a E a f L a T m V L i L R L K dt di T J T J i J K J B dt d dt s d 1 1 1 ) / (   (20)    In   t h e   a b o v e   s t a t e   e qu at ion s t h st at v a ria b l e a r e ) , , / ( ) , , ( 3 2 1 a i s x x x x  ,   t h e  c o n t r o l   signa l   is  a V T h t o r q u e   f L T J T J T 1 1 is the  noi se.   We de s i g the   c ontr o si gna ) ( . ) ( t x K t u LQR  i or der  for  0 ) ( lim set response t x x  .    Named   e x i s   t he  e rror  betw ee response x   a nd  set x ) , , ( _ 3 _ 3 3 _ 2 _ 2 2 _ 1 _ 1 1 set response set response set response e x x x x x x x x x x x .   The   sta t eq uat i o n  (20)  is re writ t e n a s   f o l low s :     u B x A x e e . .    (21)  Where 45 . 45 1 . 9 0 2 5 . 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 a a a E T m L R L K J K J B A 9 . 90 0 0 1 0 0 a L B     I n   o r d er  f o r   t h e   r esponse  s p e e d   f o llow i n g   t he   s et  s pe ed  w it t h e   sh ort  tr ans i t i on  time ,   w e   defi ne  t h e   o p t i m a l   c o n tr o l   s ig n a L Q R   t o   m i n im i z e   t h e   g o a f u n c t i o n :     min )] ( . ). ( ) ( .. ). ( [ 2 1 dt t u R t u t x Q t x J T T   (22)  With  0 0 0 0 30 0 0 0 2 Q 02 . 0 R .   Th e op ti mal   c o n t ro l   sign a l :     ) ( . ) ( * t x K t u LQR   (23)  Where :       P B R K T LQR . . 1     (24)    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694  Int J  P o w   El e c  &  D ri S yst ,  V ol.  10,  N o.  2 , June  20 1 9  :   768  –  7 76   77 4 P   i the p o si t i v e  sem i-def i n i te  s ol u t i on  of  t he  R i c ca ti  eq uat i o n   0 . . . A P.A 1 T P B PBR Q P T   (25)    S o lvi ng  the   eq ua ti on ( 2 5) w e ha ve :     0002 . 0 0085 . 0 0022 . 0 0085 . 0 5380 . 0 1394 . 0 0022 . 0 1394 . 0 7821 . 7 P   (26)  Re plac P int o  ( 24),  we   h ave:     0.8937]   38.4622   10.0000 [ K LQR   (27)    The   c ontro sy stem  dia gr am  is show n i n   F ig ure  6.          F i gure  6. The  c on t r ol  s y s tem   dia g ram   in the   c a s e   of LQ R  c ontro l ler       5.   RESULT S   A N ANALY S IS   We   r un   t h e   s imu l at io mode l   i n   t h e   f ol l o wi ng   c ase s t h Fee d -f o rw a r d   co nt rol l e r ,   P I   C ont rol l e r ,   op tim al LQ R   c on tro l l e r.  T he  s i m ula t ion  resu l t s ar e show in   F ig ure   7.  Th si mul a t i on  res u lt sho w   t h a th e   qu al ity  o t h e   c ont ro sy s t e m   i n  t h e  c a s e   o f  u s i n g   t h e  o p t i m a l   con t ro l l er  L QR  i e x t r em el y   b e t t e r   t ha t h a t   o t h e   Fe ed-for w ar c ontr o l l er   a nd  the   P I   c on t r o ller .   I the  ca se   of  t he  s yste w i t h   L Q R   c o n t ro ller,   t he   r es po nse  s p ee a l w a ys  f o ll ow t o   t he   s e t   s pee d   w ith  a   v er shor t   trans i t i on  tim e,  there  is no t ov e r sho t .     Whe n   c ha ng i n g   the   d i s t urba nce   (sha ft  t or que) ,   t he   s pee d   i ca se   t he  F e e d-for w ard  con t ro l l e r   i s   cha nge a nd  i s   unrec overa bl e ,   t he  s peed   i t h e   c a se  o P I   c on tr o lle i s   c ha nge a n osc i ll ate d afte t i m e   o abo u t   4   s ,   the  r e sp onse  s p e e d   i r e st o r ed.   E s pe cia l l y   i the  ca se  o t h LQ c o n t ro ller,   t he   r esp o n s sp ee is  alm o st  u na ffe c t ed  b t h c h a nge  o the   sh a f tor que.   To  m ore  c l ear l y   s how   t he   d i f fer e nt  q ual itie i n   t he   di ffe re nt c ases,   the  sim u l a t i on   r esults  a r e  z oo and show in  F igure   8.          F i gure  7.  T he sim ul a t i on  resu l t in  t he d iffere nt   c a s e s :   F e ed-f or w a rd,   P I LQ R c ontro ller     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       The li ne ar  quadr a tic regular  algo r i thm-based cont r o l sys t em  of  the  di rect … ( T rong-T hang  N g uyen)  77 5       F i gure  8. The  simula t i on r e su lts i t h e   z oom  vie w       6.   CONCL U S ION    I n   t h i s t ud y,   t he  a ut h o ha succe e d ed   i b u i l di n g   t he  o p tim al   c on t r ol l e LQR  fo th e   DC  M oto r The  c o nt r o l   qua li ty   o t h e   pro pose d   c o n t r ol ler  LQ i s   c ompa red   w i th   t he  t ra d iti o n al   c o n t ro llers .   The   si m u lat i on  res u l t s how   t ha the  sys t em   w i t LQ c o n t r o lle off ers  su pe r i or   q ual i t co m p a r ed  t t r a d iti ona l   con t ro l l ers.  T h e   r e s ponse   sp ee a l w a ys  f o l l o w s   t o   t h s e s p e e d   w ith   a   v ery   sh ort   tra n sit i on   t ime .   T he   respo n se s pee d  is alm o s t  u naffecte d  w hen   ch ang i ng  the  sha ft to r que. F i nal l y , t h e pr o p o s e d   c ontro l l er ha s  ver y   si m p le  c o n t r o alg o ri thm s but  t he  q ua lit i s   o p t i m al.   Th is  i a   good   b asis  f o r   a pply i n g   c o nt rol   al go rith t o   elec tr ic m otio n   usi ng  the   D C  Mo t or.      REFE RENCES    [1]   Park , J.  S .,  L ee,  K .   D .   Desi gn an d Im pl em ent a tio o f  BL D C Mo to r   w i th   I n t e g r a t e D r iv e   C i r c u i t .   International   Jou r n a o f   Po we r Electr onics  and D r i ve Sys t ems  ( I JPE D S) vol.   8 (3 ),   p p .   1 10 9-1116 2 0 1 7 .   [2]   Tro ng,   T N . &   D u c,  M N.  The  sp ee d   co nt rol  syst em  o f   BLD C   u s i ng  PID   controller  w i th  P WM  m odula t i on   tech niq u e”.   Int e rna t i o n a l Jou r na of Ad v a nced  an d A ppied  Sci e nces,   vol.  2(12 ),   p p .   4 7-5 1 ;   20 15.     [3]   S e kh ar,  G .   R .,  &   B an ak ara,  B A n   Intern a l   C urrent   C o n t r olled  B LDC  Motor  Drive  Suppl i ed   w it P V   F ed  H igh”,  Int e rna t i o n a l  Jo u r n a l of El ectrical  an d   Co mp u t er  E ngineer in ( I J E CE),   v o l   8 (2 ),  p p.   1 26 2-1 272;  2 0 1 8   [4]   Ab delh ak,   B. Bach ir,  B.  A   Hig h   g ain  o b s e rver  b as ed   s e n so rle ss  n on lin e a r   c on trol  o in du c t io ma c h in e .   Int e rna t i o n a l  Jo u r n a l of Po wer   E l ectr onics an D r i ve Systems   ( I JPE D S) 5 (3 ),  305 -314 ,   2 01 5.  [5]   Gu nab a l a n,   R .,   &   S ubb iah ,   V S peed  S ens o rl e s s   V e c t or  C on tro l   o f   Induc t i on  Motor  Drive  with  P I   and  Fuzzy  Controller.   In t e rna t i o n a l Jou r nal  o f  Po wer   Electr o n i cs  an d  Dri ve   Syst ems  ( I JPE D S ) , v o l 5 (3 ),   pp.  3 15 -325 ,   2 01 5.     [6]   A.  R am es h ,   O Chan dra  S e kh ar,   M .   S iv a   K u m a r,  A   Nov e T h re P h a se  M ulti l e vel   Inve rt er  w it Si ngle  Dc   L ink  F o Ind u cti o n   Mo to D r ive  Ap plicat ion s ”.   Intern at io na l  Jo ur nal  of E l ectrica an d Comp ut er En gi n eeri n g   ( I JECE) ,   v o l.   8 (2 ), p p.  76 3 - 7 7 0 . 20 1 8 .   [7]   Bos c o,  M aycon   Ch imi n i ,   e t   a l ,"Estim a t io n   o f   p aram eters  and   t uni n g   o s p eed  P o f   p erm a nent   m ag net   DC  M o t or  us in diff erential   evo l utio n",   E l e c t r i c  M a chin es a n d   Drives   Conferen ce ( I EM D C ) IE EE Inter n a t i onal,   pp . 1 -6;  20 17 .   [8]   Yao ,   J i a ny on g,  Z on gx ia  J iao,   a nd   D aw e i   M a, "Ad a pti v ro bu st   c on t r o o f   D C   M o to r s   w it e x te n d e s t a t e   observe r ",  IE EE  T r a n s a cti o n s  o n  Indu st ri a l   El ectroni cs  V o l 61(7) ,   pp.   3 6 3 0 - 363 7,  20 1 4 .   [9]   Xu e,  D in gy u ,   C hu nn a   Zh ao,  and   Y a ng Qu a n   C h e n,  " F r ac t i o n al   o rder  P I D   c o n t r o l   o f  a  D C - M o t o r   w i t h  e l a s t i c   s h a f t :   a case  stu d y " ,   Am erica n  Co n t rol  Co nf erence,   IE E E , pp . 1-6 , 2 00 6 .   [10]   T h o m a s ,   N e e n u ,  a n d  D r   P .  P o o n g o d i ,  " P o s i t i o n  c o n t r o l  o f   D C  M o t o u s in g   ge n e tic   a l go rith ba se PID  con t ro ller",  P r o c eedin gs  of  t h W o rl d   Cong res s  on E ngin eerin g,   v o l.  2 p p .   1 -3 2009 .   [11]   Tro ng,   T N .   Th Con t ro S t ruc t ure  f o DC  M oto r   b ased   o the  F lat n ess  Con t rol”.  I n te r n a t i o na l J o u r n a l   of   P o w e r   El ectro n i cs  a n d   Dr ive S y s t ems ( I JPED S ) ,   vol.  8 ( 4),   pp 18 14 -18 2 1,   2 0 1 7 .   [12]   Xu,  C. L i M .,  &   Pan,  F The  syst e m   d esi g n   a n d   L Q co ntr o o f   t w o - whee l s   s elf - bal a ncing   mo bile  r o bot.  In  Elect ri cal  and  Co nt rol Eng i n eeri ng ( I CECE) ,  20 11  Intern at io na l  Co n f erence  on .   IE EE.   pp .   2 7 8 6 -2 789,   S e pt emb e r,   2 011.   [13]   Zhao , J ., &  R u a n,  X .   The  LQR  c o nt rol  and   desi g n   o f   du al -wh eel   u prig ht   s elf - bal a nce Ro bot .   Inte lligent  Contr o l  and  Automation 48 6 4 -4 86 9,   200 8.   [14]   Qi ang,   L .,  K e-K e ,   W .,  Guo - Shen g,  W R esearch  o f   LQ con t ro ll er  b as ed  o n   two-w h eel e d   s elf-b alanci ng   r o bot.  In  Co ntro l a n d   Deci sio n   Co nf er en ce, 20 09 . CCDC'0 9. Chin ese   ( pp. 2343-2348).  IEEE.   [15]   Zhan g,  M . ,   L i,  X .,   L iu J. Su H.,   So n g J .   «   D ig i t al  L QR  s t eady - stat o p tim a con t ro w i th  f eedf o rward  for   no nm inim u m   p h a s e   b oo st  D C-DC  c onv erter”.   In   Co ntro l an d De ci si on Confer ence ( CCDC),  20 16 Ch ines e IEEE pp .   3 84-3 8 9 ,   M a y   2 0 16.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694  Int J  P o w   El e c  &  D ri S yst ,  V ol.  10,  N o.  2 , June  20 1 9  :   768  –  7 76   77 6 [16]   Rak h sh ani,  E . ,   C an t a rellas,  A M.,  Re mon ,   D . ,   L un a,  A .,  &   Ro dr i gu ez,  P “PS O -based   L QR  c on tro l l e f o mu lti  m o d u lar  conv erters .   I ECCE  Asi a  D o wnunder (ECCE  As i a ),  20 13  I E EE ,   I EEE,  pp .   1 023 -10 2 7 . Ju ne  2 01 3.     [17]   Ol al l a ,   C .,  L e y v a,  R .,  El  A ro u d i,   A .,  Queinn ec,  I “R ob u s t   L Q R   contro for   PW con v erters:   A n   L MI   app r oach.   IEE E  T r ans actio ns  on  in du st ria l   electron i cs Vol.   5 6 ( 7),   2 54 8-25 58 [18]   Rey e s-Valeri a,  E .,  E n r i qu ez-Caldera,  R .,   C ama c ho -L ara,  S ., &  G u ichard,  J.  LQR  control  f o r a q u adro to r us in g uni qu aterni on s:   M odel i ng   a nd  s i m u lati on ”.   I n   Ele c t ro nic s , Commu n ic a t ion s  an d Co mpu t in g (C ONI E L E COM P ), 20 13  I n te r n at io na l C o nf e r e n c e  o n  . I EEE. pp . 17 2 -1 78 ,   M a rch 2 0 1 3 .   [19]   Liu ,   C .,  Pa n,  J .,   &   C ha ng Y.  PID  a n d   LQR   tr a j e c t ory   tra c k in g   c o ntrol  for  a n   u nma n ne quadr otor  h e lic op te r:   Ex perim e ntal  s t u d i es ”. In   Co ntro l Co nf erence ( C CC) ,   201 6 3 5 t h   C h in ese .   IEEE,   p p .   108 45 -10 850 Jul y   2 01 6 .     [20]   Khatoon,   S .,  Gu pta,  D .,  Das,  L K.  PID  L Q R   control   f o q u a dro t or:   M o d e li ng   a nd   s i m u l ati on”.   In  20 14   I n te r n at io na l C o n f e r e n c e   on   A d v a n c e s  in   C o mp u t in g ,  C o m m u n i c a ti on s an d I n f o r m a t ic s  (I C A C C I ) I E E E pp 7 9 6 - 80 2,   S eptem b er 20 1 4 .   [21]   16 S l avo v ,   T.  P.   T .   LQ p o wer  cont rol   of  wi nd  gen e rator”.   In  2018  Cy be rne tic s &   In for m at ic (K & I ) IE E E pp 1 - 6,   J anu a ry  201 8.   [22]   Li,  J .,  X u ,  H.,   Z h a ng L . H u ,   S .   D i s t urb a nce  acco m m o d at in L Q m e t h o d   b ased   p i t ch   c on tro l   s trat egy f o w i nd   tu rbi n es”.  In   20 0 8   Seco nd  In tern at ion a l  S y mp o s ium  o n   In t e ll i g ent In f o rma tion T e ch no lo gy App l i c at ion I E E E ,   Vo l.  1,  p p .  76 6 -7 70  D ecem ber  200 8.   [23]   F r ied l and ,  B.  “A introd uctio n t o  stat e -space  metho d s Contr o l  S y s t em  Desi gn pp.   3 -16 ,   2 00 5.   [24]   Lewi s, Fran k   L .,  Dra gu na Vrab i e, and  V as si lis   L . S yrmos.  Opti mal control Jo hn   W i l ey  &  S on s,  2 0 1 2 .   [25]   Tron g- Th a n g   N g u y e n “The   n e u ra ne twork - ba se c o n t r o sys t e m   o f   d irect   c urrent   m o t o r   d river” .   Internat ion a Jou r n a o f  El ectri cal  an Comp u t er E n g i neerin g ( I JE CE) ,   9 ( 2),  p p .   14 45 -145 2,   2 0 1 9 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.