I nte rna t io na l J o urna l o f   P o w er   E lect ro nics   a nd   Driv e  Sy s t e m   ( I J P E DS )   Vo l.   9 ,   No .   2 ,  J u n e   201 8 ,   p p .   859 ~ 8 6 4   I SS N:  2088 - 8 694 ,  DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v 9 . i 2 . pp 8 5 9 - 864           859       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JP E DS   Brus hless  DC  Mo tor Speed  Contro l ler f o r El ectr i c M o torbik e       M o hd   Sy a k ir  Ad li 1 ,   No o r  H a zr in H a ny   M o ha m a d H a nif 2 ,   Siti  F a uzia h T o ha   T o ha ra 3   M e c h a tro n ics   De p a rtm e n t,   Ku ll iy y a h   o f   En g in e e rin g ,   In ter n a ti o n a l  Isla m ic Un iv e rsit y   M a la y sia ,   M a la y sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   2 1 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   J an   2 2 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Feb   7 ,   2 0 1 8       T h is  p a p e r  p re se n ts  a   c o n tro l  sc h e m e   f o r  sp e e d   c o n tro l  sy ste m   in   b ru sh les s d c   (BL DC)  m o to r  to   b e   u ti l ize d   fo r  e lec tri c   m o to rb ik e .   W h il e   c o n v e n ti o n a l   m o to rb ik e s  re q u ire  e n g in e   a n d   f u e l,   e lec tri c   m o to rb ik e s  re q u ire  DC  m o to r  a n d   b a tt e ry   p a c k   in   o rd e r  to   b e   p o w e re d   u p .   T h e   li m it a ti o n   w it h   b a tt e r y   p a c k   is  th a t  it   w il l  n e e d   to   b e   re c h a rg e d   a f ter  a   c e rtain   p e rio d   a n d   d ista n c e .   A s  th e   re c h a rg in g   p ro c e ss   i s  ti m e   c o n su m in g ,   a   P ID  c o n tro l ler  is  d e sig n e d   to   m a in tain   th e   sp e e d   o f   th e   m o to r  a t  it s  o p ti m u m   st a te,  th u s  e n su ri n g   a   lo n g e r   las ti n g   b a tt e ry   ti m e   (u n ti l  th e   n e x t  c h a rg e ).   T h e   c o n tro ll e r  i s d e sig n e d   to   trac k   v a riatio n s  o f   sp e e d   re f e re n c e s  a n d   sta b il ize s  th e   o u tp u t  sp e e d   a c c o rd in g ly .   T h e   si m u latio n   re su lt s  c o n d u c ted   in   M A TL A B/S IM UL INK ®  sh o w s  th a t  th e   m o to r,   e q u ip p e d   w it h   th e   P ID co n tro ll e r  w a s  a b le t o   trac k   th e   re f e r e n c e   sp e e d   in   7 . 8 x 1 0 - 2   m i ll ise c o n d s  w it h   n o   o v e rsh o o t.     T h e   re su lt   sh o w s  o p ti m isti c   p o ss ib i li ty   th a t  th e   p ro p o se d   c o n t ro ll e r  c a n   b e   u se d   to   m a in tain   th e   sp e e d   o f  th e   m o to r  a t  it s  o p t im u m   sp e e d   K ey w o r d :   B L DC   m o to r   Sp ee d   co n tr o ller   P I D  co n tr o ller   Co p y rig h t  ©   201 8   In s t it u te o f  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 l  rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   No o r   Haz r in   Han y   Mo h a m ad   Han i f ,     Me ch ar o n ics De p ar t m en t,    Ku lli y y ah   o f   E n g i n ee r in g ,   I n ter n atio n al  I s la m ic  U n iv er s it y   Ma la y s ia,   Ku ala  L u m p u r ,   Ma la y s ia.   E m ail:  n o o r h az r in @ ii u m . ed u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N     Dir ec t  cu r r en t  m o to r   ( w id el y   k n o w n   as  DC   m o to r )   h as  its   o w n   lo n g   h i s to r y .   T h is   t y p e  o f   m o to r   h as  b ee n   u s ed   in   i n d u s tr ies  f o r   m an y   y ea r s .   Fo r   ab o u t  1 5 0   y ea r s ,   d ir ec t  cu r r en t  m ac h in e s   h av e  s h o w ed   th eir   i m p o r tan t  r o le  i n   elec tr ic  d r iv es  [ 1 ] . ” T h is   is   d u e  to   th e ir   co n tr ib u tio n s   i n   s i m p le  m ea n s   a n d   p r ec is e  w a y   o f   co n tr o l  f o r   elec tr ical   m ac h in e s .   T h er e  ar e  a  lo t  o f   ad v an ta g es   th a t  ar e  r elate d   to   th eir   a p p licatio n   i n   d r iv e s   s u c h   as   ea s y   ad j u s t m en t o f   r o t atio n al  s p ee d ,   u n co m p l icate d   s tar t - u p   an d   r e v er s al,   s tab ilit y   in   co n tr o llin g   s m al l  s p ee d ,   f ast  r esp o n s e  to   ch an g e  p ar am eter s   i n   elec tr ic  s u p p l y   a n d   m a n y   m o r e  [ 1 ] ”.   A l m o s t  ev er y   m ec h a n ical   ele m e n t u s ed   n o w ad a y s   i n   t h is   er a  is   ac co m p li s h ed   b y   elec tr i c  m o to r s   an d   o n e  o f   t h e m   i s   D C   m o to r .   E lectr ic  m ac h in e  m ea n s   t h e  m ac h in e  i s   co n v er tin g   elec tr i ca l  en er g y   to   m ec h an ica l  en e r g y   [ 2 ] .   I t  s h o w s   th a t  t h e  elec tr ic  m o to r   p la y s   a   h u g e  r o le  i n   h u m a n   lif e.   E lectr ic  m o to r s   co m e  i n   v ar io u s   s ize s ;  t h e y   h av e   h u g e  o r   s m all   m o to r .   Hu g e  m o to r   is   a   k in d   o f   m o to r   th at  w id el y   u s ed   in   in d u s tr y   b ec au s e  o f   it s   ca p ab ilit y   to   tak e  lo ad s   o f   t h o u s a n d s   o f   h o r s ep o w er   [ 2 ] .   So m e  ex a m p les  o f   h u g e  m o to r   ap p licatio n   ar e  elev ato r s ,   elec tr ic  tr ai n s ,   h o is t ,   h ea v y   m et al  r o lli n g   m ills   a n d   etc.   B esid es,  f o r   s m all  m o t o r   th e y   ar e  w id el y   u s ed   i n   au to m o b ile s ,   r o b o ts ,   h an d   p o w er   to o ls   an d   m an y   m o r e.   A ll  o f   th e s e  ap p licatio n s   ar e  v er y   f a m iliar   an d   s o   i m p o r tan t to   h u m an .   Dir ec t c u r r en t   ( DC )   m o to r   is   v er y   u s ef u l d u e  to   it s   ca p ab ilit y   in   co n tr o llin g   t h e  s p ee d   o f   t h e   v e h icles.  I t  also   h as  s i m p le  co n tr o lli n g   s y s te m   o n   th e  i n tr in s ic  d ec o u p lin g   b et w ee n   t h e  f l u x   a n d   th e  to r q u e.   A s   t h e   n a m e   g iv e n ,   b r u s h   d c  m o to r   u s es  b r u s h e s   f o r   its   co m m u tati o n   th e n   b ec a u s e   o f   t h at   it  h as   s o m e  l i m itatio n s   o f   s p ee d   an d   lif eti m e  [ 2 ] .   Ho w e v er ,   b r u s h les s   DC   ( B L DC )   m o t o r   h as  b ee n   i n tr o d u ce d   to   o v er co m e  th i s   p r o b le m   d u e  to   it s   p h y s ical  s p ec ialit y .   Sin ce   B L D C   m o to r   d o   n o t  r eq u ir e  a n y   b r u s h es   to   o p er ate,   th e  r is k   o f   th e   m o to r   to   b e  w o r n   o u t   d u e  to   th e   b r u s h e s   is   eli m i n ated ,   h e n ce   p r o v id e  a  lo n g er   m o to r   li f eti m e  [ 2 ] .   T h is   ad v a n ta g e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   2 ,  J u n e   2 0 1 8   :   859   –   864   860   m ak e   B L D C   m o to r   b ec o m es   f a m o u s   an d   w id el y   u s ed   in   in d u s tr y   b u t  s i n ce   it   is   a   n o n - li n ea r   s y s te m   th u s   it   n ee d s   m o r e  co m p licated   s p ee d   co n tr o ller   th an   co n v e n tio n al  DC   m o to r .     No w ad a y s ,   B L D C   m o to r   is   wid el y   u s ed   i n   in d u s tr y   co m p ar ed   to   b r u s h ed   d c  m o to r .   B L D C   m o to r   i s   a  p er m a n e n t  m ag n et  s y n c h r o n o u s   m o to r   t h at  co n tr o ls   ar m at u r e  cu r r en ts   b y   u s i n g   p o s itio n   d etec to r s   a n d   in v er ter s   i n   it s   o p er atio n   [ 3 ] .   T h is   t y p e  o f   m o to r   i s   n o t so   d i f f er en t  w i th   an y   o t h er   co n v en t io n al  m o to r s .   I t a ls o   h as  s tato r   an d   r o to r   s am e  lik e  o th er   m o to r s .   B u t  t h e  d if f er en ce   is ,   in s tead   o f   u s in g   m ec h an ic al  co m m u tato r   a s   in   t h e  co n v e n tio n al  m o to r ,   B L D C   m o to r   is   elec tr o n ica ll y   c o m m u tated   w h ich   m a k es  it  v i r tu all y   m ai n te n a n ce   f r ee   m o to r   [ 3 ] .   B L DC   m o to r s   ar e  a  d er iv ativ e  f r o m   u s ed   D C   m o to r ,   b r u s h e d   D C   m o to r   an d   th e y   s h ar e  th e   s a m e   to r q u e  a n d   s p ee d   cu r v e  ch ar ac ter is tic s .   B L D C   m o to r s   ex i s t  i n   s i n g le   p h a s e,   t w o   p h ase  an d   a s   w e ll  a s   th r ee   p h ase.   O u t o f   t h ese,   t h r ee   p h ases   m o to r   is   t h e  m o s t p o p u lar   an d   w id el y   u s ed   n o w ad a y s   [ 3 ] .   I n   th is   r esear c h   w o r k ,   w e  r ep lace d   th e  e n g i n e  a n d   tr an s m is s io n   o f   a  f u el  p o w er ed   m o to r c y cle,   t h e  Ho n d a  C B R   2 5 0 cc   ( Fig u r e  2 ( a) )   w ith   t h e  B L DC   m o to r   an d   b atter ies  ( Fig u r e  2 ( b ) ) .   A   s p ee d   co n tr o ller   th at  ca n   m ain tain   th e  m o to r   to   r u n   a t  o p ti m u m   s p ee d   w it h   l o w   p o w er   co n s u m p t io n   i s   t o   b e  d esig n ed   a n d   d ev elo p ed .   T h is   is   v er y   u s e f u l  to   co n tr o l  th e  s p ee d   at  its   o p tim u m   s tate  s o   th at  th e  u s er s   ca n   r ea ch   th ei r   d esti n atio n   s a f el y   w it h o u t  w o r r y in g   ab o u t b atter y   d r ain i n g .                 Fig u r e  2 ( a) .   T h e  o r ig in al  Ho n d a  C B R 2 5 0 cc   ( r ep r o d u ce d   f r o m   [ 6 ] )     Fig u r e   2 ( b ) .   T h e  r etr o f itted   m o to r b ik e  w it h   th e  b atter y   a n d   B L D C   m o to r       P I D  co n tr o ller   h as  b ee n   co n s i d er ed   to   co n tr o l  th e  s p ee d   o f   B L DC   m o to r .   P I D  co n tr o ller   co n s is ts   o f   p r o p o r tio n al,   in teg r al  an d   d er iv ati v e  co n tr o ller   w h ic h   h as  all  th e  n ec es s ar y   d y n a m ics  s u ch   as  f a s t  r ea ctio n   ti m e,   i n cr ea s e  i n   co n tr o l  s i g n al  er r o r   to w ar d s   ze r o   an d   s u i t ab le  to   eli m in a te  o s cillatio n   [ 4 ] .   Me an w h ile,   t h e   m aj o r   ch an g es  o f   P I D  co n tr o ller   co m p ar ed   to   P I   co n tr o ller   is   t h at   P I D  co n tr o ller   i n cr ea s es   th e   f o u r   ch ar ac ter is tic s   o f   clo s ed   lo o p   s te p   r esp o n s e  w h ich   ar e  r ed u cin g   r is e  t i m e,   r ed u ci n g   s tead y   s tate  er r o r ,   r ed u cin g   p er ce n tag e  o v er s h o o t  an d   r ed u cin g   s ettli n g   ti m e   o f   th e  co n tr o ller   [ 4 ] .   I n   th is   p r o j ec t,  1 4   s ets  o f   lith i u m   ir o n   p h o s p h a te  ( L i FeP O4 )   b atter ies ar e  u s ed   as th e  m ai n   s o u r ce   o f   e n er g y   f o r   th is   elec tr ic  m o to r b ik e.         2.   RE S E ARCH   M E T H O D   I n   t h is   p r o j ec t,  a  5 k W   B L D C   4 8 V  m o to r   m a n u f ac tu r ed   b y   Go ld en   Mo to r   C o r p o r atio n   h a s   b ee n   u s ed   to   r u n   th e  elec tr ic  m o to r b ik e  ( Fig u r e  3 ) .   T h is   m o to r   is   co m p ac t in   d esi g n ,   u s e s   f a n   air   co o lin g   a s   w ell  as  w a ter   r esis ta n t.            Fig u r e  3 .   5 k W   B L DC   4 8 V  m o to r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2088 - 8 694       B r u s h less   D C   Mo to r   S p ee d   C o n tr o ller   fo r   E lectric Mo to r b i ke   ( Mo h d   S ya kir A d li )   861   E q u atio n   ( 1 )   s h o w s   t h e  clo s e d   lo o p   tr an s f er   f u n ctio n   f o r   s p ee d   co n tr o l  in   B L D C   m o to r   d er iv ed   in   [ 5 ] .   Vm   i s   i n p u t  m o to r   v o lta g e  w h ile  ω m  i s   t h e  s p ee d   o u tp u t  o f   t h e  m o to r .   Kt  a n d   Ke  r e p r esen t  to r q u e  an d   b ac k   e m f   co n s ta n t s   r esp ec ti v el y .   Ot h er   p ar a m eter s   t h at  ar e  r eq u ir ed   f o r   t h e  tr a n s f er   f u n ctio n   ar e  ar m at u r e   r esis ta n ce ,   R a ,   ar m at u r e  in d u ct an ce   L a ,   v is co u s   f r ictio n   co ef f i cien t,  B   an d   r o to r   m o m e n t o f   i n er tia,   J .                      G( s ) =           = [                                                     ]         (1 )     T h e  ar m atu r e  r e s is ta n ce   ( R a )   an d   t h e  ar m at u r e  i n d u cta n c e  ( L a )   w er e   o b tain ed   f r o m   t h e  m o to r   d atash ee t.  T h e  r o to r   m o m e n t  o f   in er tia,   J ,   w a s   o b tain ed   b y   s u b s t itu t in g   t h e  v al u e  o f   t h e  m as s ,   m   ( 1 1   k g )   a n d   r ad iu s ,   r   ( 1 0 3   m m )   o f   t h e  r o to r   to   th e  f o llo w i n g   eq u a tio n :                                                                                                                          (2 )     T h e  r est  o f   t h e  p ar a m eter s   wer e  o b tain ed   b y   o b tain i n g   th e   an g u lar   v elo cit y ,   ω ,   w h e n   t h e  s y s te m   r ea ch es  s tead y - s tae.   T h is   co u ld   b e  d eter m i n ed   w h en   t h e  c u r r en t,  I ,   i s   co n s ta n t.  T h i s   i n f o r m atio n   w a s   al s o   o b tain ed   f r o m   t h e  m o to r   d atas h ee t.  Usi n g   th e  m o to r   r ated   v o ltag e,   E ,   o f   4 8   V,   th e  r est  o f   th e  p ar a m eter s   w a s   d eter m in ed   u s i n g   t h e  f o llo w in g   eq u atio n s :                                                                                      (3 )                                                                                                                  (4 )     T ab le   1   s h o w s   t h e  p h y s ical   p ar am eter s   o f   t h e  m o to r .   T h r o u g h   s u b s tit u tio n s   o f   t h e   o b tain ed   p ar am eter s   in to   eq u atio n   ( 6 ) ,   th e  B L D C   m o to r   tr a n s f er   f u n ct io n   b ec o m e s :                   T ( s )   =                                                                                                                   (5 )       T ab le  1 .     P ar am eter s   o f   B L DC   m o to r   Pa r a m e te r s   Va lu e s   A r m a tu re   re sista n c e ,   R a   6 . 2   m Ω   A r m a tu re   in d u c tan c e ,   L a   6 8   µH   Ba c k   e m f   c o n sta n t,   K e   2 5 . 5 x 1 0 - 3   T o rq u e   c o n sta n t,   K t   2 5 . 5 x 1 0 - 3   V isc o u s f rictio n   c o e f f icie n t,   B   0. 1 0 7 2   Ro to r  m o m e n t  o f   in e rti a ,   J   0 . 0 5 8 3 4       3.   RE SU L T S  A ND  AN AL Y SI S     I n   th e  M A T L A B   Si m u li n k   e n v ir o n m e n t,  t h e  o p en   lo o p   s y s te m   f o r   B L D C   m o to r   s p ee d   co n tr o ller   w a s   s i m u lated .   Af ter   s tar ti n g   t h e  s i m u latio n ,   t h e  cu r v e  is   s h o w n   f r o m   th e  s co p e  in   Fi g u r e  4 .           Fig u r e  4 .   T h e  s tep   r esp o n s e  o f   th e  o p en   lo o p   s y s te m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   2 ,  J u n e   2 0 1 8   :   859   –   864   862   Fig u r e  4   s h o w s   th e  s tep   r esp o n s e  cu r v e  f o r   o p en   lo o p   s y s te m   o f   B L D C   m o to r .   I t  ca n   b e  s ee n   th at  t h e   cu r v e  is   n o t  s o   g o o d   b ec au s e   it  h a s   t h e  o v er s h o o t.  B esid es   t h at,   t h is   cu r v e  al s o   s h o w s   th e   s tead y   s tate   v al u e   f o r   th e   m o to r   s p ee d   w h ic h   i s   2 7 7   r ad /s . T h er ef o r e  P I D  co n tr o ller   an d   a  f ee d b ac k   w er e  in cl u d ed   i n to   t h e   s y s te m   to   i m p r o v e  th e  p er f o r m an ce .     T h e  b lo ck   d iag r a m   o f   F ig u r e  5   in d icate s   t h e  clo s ed   lo o p   s p ee d   co n tr o l  s y s te m   o f   B L D C   m o to r .   P I D   co n tr o ller   is   u s ed   to   co n tr o l  t h e  p er f o r m a n ce   o f   d esire d   i n p u t  s p ee d   b ef o r e  it  g o es  to   m o to r   d r iv er   in   o r d er   to   d r iv e  th e   i n p u t   s o   t h at  th e   v al u e  i s   e n o u g h   to   r u n   th e   m o to r   at  d esire d   s p ee d .   T h e  f ee d b ac k   s y s te m   i s   u s ed   to   d ec r ea s e  th e  er r o r   b y   co m p ar i n g   th e  o u tp u t  v al u e  w it h   t h e  d esire d   o n e.   T o   en s u r e  th e  in te g r atio n   b et w ee n   t h e   s p ee d   co n tr o ller   w it h   th e  B L D C   m o to r ,   a  HP C 3 0 0 H  s er ies  m o to r   d r iv er   is   in co r p o r ate d   w it h   th e  s y s te m .           Fig u r e  5 .   B lo ck   d iag r a m   o f   B L D C   m o to r   s p ee d   co n tr o l s y s t e m         T h e  m ai n   r ea s o n   t h e  P I D  co n tr o ller   w a s   ch o s en   as i t is  u s ed   to   co r r ec t th e  er r o r   b etw ee n   m ea s u r ed   an d   r ef er en ce   v alu e s .   T h e  s p ec ialit y   o f   th i s   co n tr o ller   is   t h at   it c o m b i n es a l l P r o p o r tio n al  ( P ) ,   I n teg r al  ( I )   an d   Der iv ati v e  ( D)   to   m ak e  it a   v e r y   e f f icie n t a n d   s tab le  s y s te m   [ 6 ] .   T h e  o u tp u t r esp o n s e  o f   t h e  B L DC   m o to r   w it h   th e  ca s ca d ed   P I D  co n tr o ller   w as  s i m u la ted   in   t h e  Si m u lin k   e n v ir o n m e n t,  as  s h o w n   in   Fig u r e  6 .   A   s tep   in p u t  o f   4 8 V  w as p r o v id ed   to   th e  co n tr o ller   an d   B L D C   m o to r   co n f ig u r at io n   i n   th i s   s i m u latio n .         Fig u r e  6 .   C lo s ed   lo o p   s y s te m   o f   B L D C   m o to r   b y   u s in g   Si m u li n k       W ith   th e  m o d if ied   co n f i g u r at i o n ,   th e  o u tp u t  w as o b s er v ed   as   s h o w n   i n   Fi g u r e  7   an d   Fig u r e   8.           Fig u r e  7 .   C lo s ed   lo o p   cu r v e  ( PI  co n tr o ller ; K p =0 . 2 4 5 6 8 ,   K i =1 1 ,   K d =0 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2088 - 8 694       B r u s h less   D C   Mo to r   S p ee d   C o n tr o ller   fo r   E lectric Mo to r b i ke   ( Mo h d   S ya kir A d li )   863       Fig u r e  8 : Cl o s ed   lo o p   cu r v e  ( P I D  co n tr o ller ; K p =  0 . 2 4 5 6 8 ,   K i =  1 1   an d   K d =  1 . 2 )       Fig u r e  7   an d   Fig u r e  8   s h o w   t h e  s tep   r esp o n s e  f o r   B L DC   m o to r   af ter   ad d in g   P I   co n tr o ll er   an d   PID   co n tr o ller   r esp ec tiv el y .     B o th   f i g u r es  s h o w   th e  ca p ab ilit y   o f   th e  m o to r   to   r ea ch   i ts   r e f er en c e  in p u t  w h ic h   i s   4 8   V.   T h e  d if f er en ce s   i n   t h eir   p er f o r m a n ce s   ar e  b ein g   s u m m ar i ze d   to   th e  tab le  b elo w .       T ab le  2 .   P ar am eter s   o f   tr a n s ie n t r esp o n s e                 T ab le  2   s h o w s   t h e  co m p ar i s o n   b et w ee n   t h e  tr an s ien t  r esp o n s e  p ar a m e ter   f o r   b o th   o p en   lo o p   an d   clo s ed   lo o p   s y s te m   o f   B L DC   m o to r .   I t  co u ld   b e  o b s er v ed   t h at  w it h o u t  th e  P I D  co n tr o lle r ,   th e  B L D C   m o to r   m an a g e   to   ac h iev e   t h e  o p ti m u m   s p ee d   o f   th e   m o to r   at   2 7 7   r ad / s ,   o p er atin g   at  4 8 V  w it h in   6 7 . 5   m il lis ec o n d s .   Ho w e v er   t h is   r ap id   r esp o n s e  p r o d u ce s   a  p er ce n ta g e  o v er s h o o t  o f   1 3 . 2 7 %.  T h is   is   co n s id er ab ly   v er y   h i g h   as  it  w o u ld   r es u lt  i n   s u d d en   j er k in g   m o tio n   th at   m a y   ca u s e  d is c o m f o r t  to   th e   r id er s ,   an d   to   a n o th er   e x te n d ,   m a y   r is k   i n   in j u r y .   T h e  ad d itio n al  P I   co n tr o ller   m a in ta in ed   t h e  c ap ab ilit y   o f   s p ee d   tr ac k i n g   a n d   s lig h tl y   r ed u ce d   th e  p er ce n ta g e  o v er s h o o t.    T h e  s y s te m   w as  f u r t h er   i m p r o v ed   w it h   t h e  in te g r atio n   o f   P I D  co n tr o ller .   T h e  s p ee d   o f   th e  m o to r   w as   p r eser v ed   at  its   o p ti m u m   s p ee d   an d   th e  p er ce n ta g e  o v er s h o o t  w as  co m p letel y   eli m i n ated .   A lt h o u g h   th e   r esp o n s e  ti m e  s lo w ed   d o w n   to   7 . 8 x 1 0 - 2   m illi s ec o n d s ,   it   is   s till   d ee m ed   as  a  f a s t  r esp o n s e.   W it h   t h is   co n f i g u r atio n ,   t h e   ca p ab ilit y   o f   t h e  m o to r   to   p r o v id e  o p ti m u m   s p ee d   co u ld   b e  ac h ie v e d   w h ile   as s u r i n g   t h e  co m f o r t a n d   s a f et y   o f   t h e  r id er s .     I m p r o v e m e n ts   o f   th e  m o to r   p er f o r m an ce   co u ld   b e  f u r t h er   ex p lo r ed   in   ter m s   o f   s e lf - t u n in g   ca p ab ilit y   s u c h   as  w o r k s   b y   [ 7 ]   as  w el l  as  d if f er e n t  co n tr o l  alg o r it h m s   [ 8 - 9 ] .   T h e  u p g r ad es  s h o u ld   b e  tar g eted   to   en s u r in g   m o to r   w o r k in g   at   its   o p tim a l  s p ee d   ( h en ce   r ed u ce   b atter y   co n s u m p tio n )   w h ile  tak i n g   in to   co n s id er atio n   its   s tab ilit y   as  w ell  a s   p er f o r m a n ce   er r o r s .   T h e  co m f o r t  an d   s af et y   o f   t h e  r id er s   s h o u ld   also   b e   th e  u t m o s t i m p o r tan t  f ac to r s   i n   d esig n i n g   th e  m o to r   co n tr o ller s .       4.   CO NCLU SI O N     T o   co n clu d e,   P I D   co n tr o ller   ca n   b e  co n s id er ed   as  o n e  th e  b est  co n tr o ller s   to   co n tr o l  th e  s p ee d   o f   B L DC   m o to r   d u e  to   its   ca p ab ilit y   o n   m ain ta in i n g   to   th e  d esire d   s p ee d   ( 2 7 7   r ad /s )   at  r ap id   tr an s ien t  r esp o n s e   ( 7 . 8 x 1 0 - 2   m il lis ec o n d s ) .  T h e  in teg r at io n   o f   th e   co n tr o ller   als o   h as  p r o v id ed   an   ad v an tag eo u s   p o ten tial,  w h ic h   is   g u ar a n teei n g   u s er ’ s   s af e t y   an d   co m f o r t.    T h e  n e x t  s ta g e  o f   t h is   r esear ch   w o r k   w il l  b e  th e   i n teg r at io n   b et w ee n   th e  m o to r   co n tr o ller   an d   th e  B L DC   m o to r   its el f .   S p ee d   an al y s i s   as  w el l  as  es ti m atio n   o f   b atter y   s tat e   o f   ch ar g e  an d   d is c h ar g e  w ill   also   b e  in v er s ti g ated   at  v ar y in g   a m o u n t  o f   lo ad s .   T h is   r esear ch   w o r k   h a s   s h o w ca s ed   t h e  p o s s ib ilit y   o f   el ec tr ik e  m o to r b ik e  as a n   alter n ativ e  m ea n s   o f   tr an s p o r ta tio n   i n   th e  n ea r   f u t u r e.             O pen lo o p   Clo s ed  lo o p ( P I   co ntr o ller)   Clo s ed  lo o p ( P I D  co ntr o ller)   R is e  ti m e   0 . 0 2   s   0 . 0 1 3 9   s   0 . 0 0 0 0 4 3   s   Settli n g   ti m e   0 . 0 6 7 5   s   0 . 1 1 5 0   s   0 . 0 0 0 0 7 8   s   P er ce n tag e  Ov er s h o o t   1 3 . 2 7 %   1 1 . 5 2 %   0%   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   2 ,  J u n e   2 0 1 8   :   859   –   864   864   ACK NO WL E D G E M E NT S     T h e  au th o r s   w o u ld   lik e  to   th a n k   t h e  I I UM   R esear ch   I n i tiati v e   Gr an t  Sc h e m e  ( R I G S1 6 - 071 - 0 2 3 5 )   as  w ell  a s   Kn o w led g e  T r an s f er   P r o j ec t G r an t ( KT P 1 5 - 0 1 0 - 0 0 1 1 )   f o r   f u n d i n g   th i s   p r o j ec t.       RE F E R E NC E S     [1 ]   W a c h   P .   Bru sh les s  DC  M o to r  D riv e s  (B L DC).  In :  D y n a m ics   a n d   Co n tr o l  o f   El e c tri c a l  Driv e s.  S p rin g e r,   Be rli n ,   He id e lb e rg .   2 0 1 1 :   2 8 1 - 3 8 0 .   [2 ]   J.  G ri ff in ,   “ DC m o to rs,”  El e c tro n ics   a n d     P o we r ,  1 9 8 2 .   28 ( 1 ),     1 0 9 .   [3 ]   S .   Ba ld u rss o n .   BL DC  M o to r  M o d e ll i n g   a n d   Co n tr o l  –   A   M a tl a b   /  S im u li n k   I m p le m e n tatio n .   M S c   T h e sis.  Un iv e rsit y   o f   G o th e n b u rg ;  2 0 0 5 .     [4 ]   K.  S .   Ra o   a n d   R .   M is h ra ,   “ Co m p a ra ti v e   stu d y   o f   P ,   P I   a n d   P ID  c o n tro ll e r  f o r  sp e e d   c o n tro l  o f   VSI - f e d   in d u c ti o n   m o to r, ”   In t.   J .   En g .   De v .   Res . ,   v o l .   2 ,   n o .   2 ,   p p .   2 3 2 1 – 9 9 3 9 ,   2 0 1 4 .   [5 ]   H.  F .   P ra se t y o ,   A .   S .   Ro h m a n ,   F .   I.   Ha riad i,   a n d   H.   Hin d e rsa h ,   “ Co n tr o ls  o f   BL DC  M o t o rs  in   El e c tri c   V e h icle   T e stin g   S i m u lato r, ”   6 th   In ter n a ti o n a l  Co n fer e n c e   o n   S y ste m  En g i n e e rin g   a n d   T e c h n o lo g y   ( ICS ET ) ,   Ba n d u n g ,   p p .   173 - 1 7 8 ,   2 0 1 6 .   [6 ]   O.  J.  Og u n to y in b o ,   P ID  Co n tr o l  o f   Bru sh les s  DC  M o to r  a n d   Ro b o t  T ra jec to r y   P lan n i n g   S im u latio n   w it h   M AT LAB/S im u li n k ,   B. IT     Diss e r tatio n .   V a a sa   Un iv e rsit y   o f   A p p li e d   S c ien c e s; 2 0 0 9 .     [7 ]   M . A .   A b d e l  G h a n y ,   e t  a l.   “ A   No v e l  F u z z y   S e l f - T u n in g   T e c h n iq u e   o f   S in g le  Ne u ro n   P ID  C o n tr o ll e r  f o r  Bru sh les s  DC M o t o r” .   In ter n a ti o n a l  J o u rn a l  o f  P o we r E lec tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste m ( IJ PE DS ).   2 0 1 7 .   8 (4 ) :  1 7 0 5 - 1 7 1 3 .   [8 ]   P ri ta  A . ,   e t  a l.   “ Co m p a r a ti v e   S tu d y   o f   F u z z y   L o g ic  Ba se d   S p e e d   Co n tr o l  o f   M u lt il e v e l  In v e rter  fe d   Bru sh les s  DC   M o to r   Driv e ” .   In ter n a ti o n a l   J o u r n a l  o f  P o we r E lec tro n ics   a n d   Dr i v e   S y ste m ( I J PE DS ).   2 0 1 4 .  4 ( 1 ):   70 - 80 .     [9 ]   L e i  Jin - li ,   “ A d a p ti v e   Co n tro l  f o r  Bru sh les s  DC  M o to r  Ba se d   o n   F u z z y   In f e re n c e ” .   T EL KOM NIKA  In d o n e si a n   J o u rn a l  o f  El e c trica l  En g in e e rin g .   2 0 1 4 .   1 2 (5 ):  3 3 9 2 - 3 3 9 8 .         B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS        M u h a m a d   S y a k ir  A d li   S u laim a n   w a s  b o rn   in   Ku a la  L u m p u r,   M a lay sia   o n   2 6 th   o f   M a y   1 9 9 4 .   He   c o m p lete d   h is   d e g re e   in   Ba c h e lo r  o f   M e c h a tro n ics   En g i n e e rin g   f ro m   fa c u lt y   o f   e n g in e e rin g   a t  In tern a ti o n a l  Isla m ic  Un iv e rsit y   M a la y sia   (IIUM )  G o m b a k ,   M a la y sia   in   2 0 1 7 .  He   d id   re se a rc h   w o rk s   o n   Bru sh les s DC (B L DC)   m o to r  sp e e d   c o n tro ll e r  f o r  e le c tri c   m o to rb ik e   a s   p a rt  o f  h is  f in a l  y e a r  p ro jec t .                     N.H.H.   M o h a m a d   Ha n if   re c e i v e d   h e r  B.   En g   (Ho n s.)  f ro m   Un iv e rsiti   T e k n o lo g i  P ET RON A S ,   M a la y sia   in   2 0 0 2   a n d   c o m p lete d   h e r  M S c   in   C o n tr o l  S y ste m s  f ro m   I m p e ri a l  Co ll e g e ,   L o n d o n ,   U.K.,   in   2 0 0 4 .   S h e   w a s  a w a rd e d   th e   P h D  d e g re e   in   El e c tro n ic s  &   Co m p u ter  S c ien c e   f ro m   Un iv e rsit y   o f   S o u th a m p to n ,   U. K  in   2 0 1 6 .   S h e   is  c u rre n tl y   a n   A ss istan t  P ro f e ss o r  a t  th e   M e c h a tro n ics   De p a rtm e n t,   In tern a ti o n a l  Isla m i c   Un iv e rsit y   M a la y sia .   H e r  re se a rc h   in tere sts   in c lu d e   re h a b il it a ti o n   r o b o ti c s,  h a p ti c   tec h n o lo g y ,   e n e rg y   h a rv e stin g ,   we a ra b le  d e v ic e s  a s  we ll   a s   in stru m e n tatio n   a n d   c o n t ro l.   D r  Ha z rin   is  a   m e m b e r  o f   IE EE ,   IET   (T h e   In stit u ti o n   o f   En g in e e rin g   a n d   T e c h n o lo g y )  a s  w e ll   a s Bo a rd   o f   En g in e e rs M a la y sia   (BEM ).               S it i  F a u z iah   T o h a   is  c u rre n tl y   a n   A ss o c iate   P ro f e ss o r  a t  th e   De p a rtme n t  o f   M e c h a tro n ics   En g in e e rin g ,   In tern a ti o n a l  Isla m i c   Un iv e rsit y   M a l a y sia   (IIUM ).   S h e   re c e iv e d   B.   En g   (Ho n s)  in   El e c tri c a l  a n d   El e c tro n ics   E n g in e e rin g   f ro m   Un iv e rsit y   Tec h n o lo g y   P e tro n a s  a n d   late r  re c e iv e d   M S c   f ro m   Un iv e rsiti   S a in s  M a la y sia   in   e le c tri c a l  e n g in e e rin g .   S h e   th e n   c o m p lete d   h e r  P h . D  in   A u to m a ti c   Co n tro l  a n d   S y ste m s   En g in e e rin g   f ro m   T h e   Un iv e rs i ty   o f   S h e ff ield   in   2 0 1 0 .   He r   c u rre n t  re se a rc h   in tere st s   a r e   b a tt e ry   m a n a g e m e n t  s y ste m ,   e n e rg y   re d u c ti o n   f o r   e lec tri c   m o to rc y c le  d e v e lo p m e n t   a s  we ll   a s  h y b rid   re n e w a b le  e n e rg y   a p p li c a ti o n s  u si n g   c o m p u tatio n a l   in telli g e n c e   m e th o d s .   Dr  T o h a   is   a   se n io r  m e m b e r   o f  IEE E  a n d   a lso   a   P ro f e ss io n a l   En g in e e r  in   M a la y sia   a s  w e ll   a s  a   Ch a rter e d   En g in e e r  w it h   E n g in e e rin g   Co u n c il ,   T h e   In st it u t io n   o f   En g in e e rin g   a n d   T e c h n o lo g y ,   Un it e d   Kin g d o m .   S h e   is  a lso   a n   a c ti v e   m e m b e r  o f   Yo u n g   S c ien ti st   Ne tw o rk ,   A c a d e m y   o f   S c ien c e s M a la y sia   (YSN - A S M ).       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.