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 .   3 ,  Sep tem b er   2 0 1 8 ,   p p .   1 0 9 0 ~ 1 0 9 7   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v9 .i 3 . pp 1 0 9 0 - 1 0 9 7          1090       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   Ex peri m e ntal A n a ly sis  of Si m pl ifie d Rules  Fu zz y  Lo g ic Speed  Co ntroller  for Wi de Spee d Rang e  O pera tions       M.   H.   N  T a lib ,   Z .   I bra h i m ,   Z.   Ra s in,  J .   M a t   L a zi,   M .   Azr i,  N.   S.   Y.   F a ra h   Ce n tre   f o r  Ro b o ti c s a n d   In d u stria l  A u to m a ti o n   (Ce RIA ),   F a k u lt i  Ke ju ru tera a n   El e k tri k   (F KE),   U n iv e rsiti   T e k n ik a l  M a la y sia   M e lak a   (UTe M ) ,   M a lay sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   A p r   1 4 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   J u l   2 2 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   A u g   6 ,   2 0 1 8       T h is  p a p e r  p re se n ts t h e   e x p e rime n tal  a n a ly sis o f   si m p li f ied   ru les   F u z z y   L o g i c   S p e e d   Co n tr o ll e r  (F L S C)  o f   In d u c ti o n   M o to r  d riv e .   T h e   m a x i m u m   g a in   o f  in p u t  sc a li n g   f a c to r,   F L S C  is   g e n e ra ll y   li m it e d   b y   th e   c o v e ra g e   o f   u n iv e rse   o f   d isc o u rse d   (U o D).  T h u s,  t o   f u rt h e r   in c re a se   th e   in p u t  g a in   sc a li n g   f a c to r,   G e   th e   o u ter  m e m b e rsh ip   f u n c ti o n   n e e d   to   b e   in c re a se d .   T h is  a n a l y si s  c o v e rs   v a rio u s  G e   v a lu e s  in   th e   ra n g e   o f   Uo D  v a lu e s  f ro m   [ - 1 , 1 ]   to   [ - 5 , 5 ]   f o r  th e   w id e   sp e e d   ra n g e   o p e ra ti o n s  f ro m   lo w   to   ra ted   sp e e d   ra n g e s.  T h e   F L S C  is   e m p lo y e d   to   th e   in d irec t  F iel d   Orie n ted   Co n tro l  m e th o d   f e d   b y   a   v o lt a g e   so u rc e   in v e rter.  S im u latio n   a n d   e x p e ri m e n tal  v e ri f ica ti o n   is  d o n e   b y   u sin g   M a tl a b /S im u li n k   a n d   d S P A CE  1 1 0 3   c o n tro ll e r  e x p e rime n tal  rig s  re sp e c ti v e l y .   Ba se d   o n   th e   re su lt s,  sp e e d   p e rf o rm a n c e   b e h a v io u rs  a re   im p ro v e d   o v e r  th e   w id e   sp e e d   ra n g e   o p e ra ti o n s  in   term   o f   rise   ti m e   a n d   se tt in g   ti m e .   T h e   tu n in g   a p p r o a c h e d   is  sim p le  w it h o u t  a d d it i o n a l   a lg o rit h m   f o r  f a ste r  a n d   m o re   a c c u ra te res p o n se .   K ey w o r d :   Fu zz y   L o g ic  C o n tr o l   I n d u ctio n   Mo to r   Dr iv e   Scalin g   Facto r   Si m p li f ied   R u le s   Sp ee d   C o 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 :   M. H. N  T alib ,   Fak u lti Ke j u r u ter aa n   E le k tr ik ,     Un i v er s iti T ek n ik al   Ma la y s ia  Me lak a  ( UT eM ,     Han g   T u ah   J a y a,   7 6 1 0 0   D u r ian   T u n g g al,   Me la k a,   Ma la y s ia   E m ail:  h air u l n iza m @ u te m . ed u . , m y       1.   I NT RO D UCT I O N   T h e  p o p u lar it y   o f   th e  F u zz y   L o g ic  C o n tr o ller   ( FLC)  is   in cr e ased   b ec au s e  o f   its   ab ilit y   to   h an d le  n o n   lin ea r it y ,   d is t u r b an ce s   a n d   i m p r o v ed   r o b u s tn e s s   [ 1 - 3 ] .   T h e  t u n i n g   o f   t h e  co n tr o ller   h o w ev er   in v o l v es  v ar io u s   p ar am eter s   s u c h   as  s ca li n g   f ac to r s   ( SF ) ,   m e m b er s h ip   f u n ctio n   ( MF)   an d   d ec is io n   r u les.  I n   f ac t,  tu n i n g   o f   F L C   is   m o r e  co m p licated   co m p ar ed   to   th e  co n v en tio n al  P I   co n tr o ller   d u e  to   m a n y   p ar a m eter s   in v o l v ed   [ 4 ,  5 ] .   A   ch an g e  in   o n e  o f   th e s e  p ar am eter s   ca n   s i g n i f ican tl y   af f e ct  th e  o v er all  p er f o r m a n ce   [ 6 ,  7 ] .   Am o n g   t h ese   p ar am eter s ,   tu n i n g   t h e  SF s   h as  t h e  h i g h e s t  p r io r it y   in   t h e  t u n in g   o f   th e   F L C   ef f ec t iv en e s s   an d   g r ea tl y   in f lu e n ce s   t h e  FLC  p er f o r m an ce   [ 6 ,  8 ] .   Ho w ev er ,   th er e  is   n o   s tan d ar d   o f   tu n in g   p r o ce d u r es  f o r   FL SC   s c h e m e   lik e  P I   co n tr o ller s .   I n   m o s t  ca s es,  t h e  s ca li n g   f ac to r   g ain s   ar e  tu n ed   b ased   o n   th e  n o r m alize d   v al u e  o f   th e  u n iv er s e  o f   d is co u r s e  ( Uo D)   [ 1 ,  9 ,  10 ] .   U n d er   n o r m a liz ed   v alu e  th e  u n i v er s e  o f   d is co u r s e  ( Uo D)   r an g e  is   co m m o n l y   s e t   at  [ - 1 , 1 ] .   T h u s ,   th e  m a x i m u m   in p u t  g a in   s ca lin g   f ac to r ,   G e   is   r elativ el y   s m all  a n d   li m ite d   b ased   o n   th is   co n d itio n .   As  a  r esu lt,  f a s t  s p ee d   r esp o n s e  ca n n o t  b e  o b tain ed .   Ma j o r ity   o f   t h e  p r ev io u s   r esear ch   w o r k ,   th e   o p tim u m   p er f o r m a n ce   is   ac h iev ed   b y   t u n in g   t h e  MF  p ar a m eter s .   T u n in g   th e  M Fs   m ai n l y   i n v o lv e s   in   ad j u s tin g   th e  t y p e,   s h ap e,   n o n l in ea r it y   a n d   d is tr ib u tio n   o f   M Fs   [ 9 - 14 ] .   I n   ad d itio n ,   th e  an aly s i s   is   li m ited   o n l y   at  th e  r ated   s p ee d   r an g e  o p er atio n .   No   d e tails   an al y s is   d is cu s s ed   o n   th e  w id e  s p ee d   r an g e  o p er atio n   o r   th e  b eh av io r   o f   th e  s p ee d   co n tr o ller   p er f o r m a n ce .   Z h en g   et.   al  ( 1 9 9 2 )   p r escr ib e d   th e  tu n i n g   m et h o d o lo g y   b et wee n   th e  p ar a m eter s   an d   p er f o r m an ce   [ 4 ] .  Fro m   th e  d is c u s s io n ,   t u n i n g   t h e  SF s   ch a n g e s   th e  d e f in i tio n   o f   th e  MFs  a n d   co n s eq u e n tl y   g iv e s   a  s ig n i f ica n t   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:  2 0 8 8 - 8 694       E xp erimen ta l A n a lysi s   o f S imp lifi ed   R u les F u z z y  Lo g ic  S p ee d   C o n tr o ller   fo r . . .   ( M.H. N   Ta lib )   1091   ef f ec t  to   all  co n tr o l  r u les.  Fro m   t h is   s tate m e n t,  it   is   i m p o r t an t  to   t u n e  t h e  S Fs   f o llo w ed   b y   th e   MFs   t u n i n g .   Ho w e v er ,   th er e  is   n o   s y s te m atic  p r o ce d u r e  f o r   FL C   d esi g n ed   alg o r it h m   as  w ell  as  th e  d eter m i n atio n   o f   s ca lin g   f ac to r   [ 15 ] .    So m e  o f   t h e  p r ev io u s   r esear c h er s   al s o   ap p lied   d if f er e n t  r a n g e   o f   Uo D  f o r   t h e   s p ee d   er r o r   s u ch   as   m o r e  th a n   [ - 1 , 1 ]   o f   Uo D  [ 15 - 19 ] .   Ho w e v er ,   th e  d i s cu s s io n s   o f   t h e  s elec ted   r an g e  a n d   t h e  in p u t  v ar iab le  o r   f u zz y   s u b s ets  d i s tr ib u tio n   ar e   n o t  d is co v er ed .   Min g   et  all   a ls o   ap p lied   h i g h er   r a n g e  o f   U o D  f o r   s p ee d   er r o r   [ 20 ] .   T h e  m ax i m u m   r a n g e  i s   s et  at  [ - 6 , 6 ]   d ete r m i n ed   b ased   o n   th e  m ax i m u m   s p ee d   o f   th e  m o to r .   T h e  f u zz y   s u b s et s   d is tr ib u tio n s   o f   th e  in p u t  v ar iab le  ar e  e q u all y   d is tr i b u ted   w it h   s y m m etr ical  an d   5 0 %  o v er lap p in g   r ate.   Ho w e v er ,   th is   co m b i n atio n   i s   b eliev ed   to   p r o d u ce   s i m ila r   p er f o r m a n ce   r esu lts   w i th   n o r m al ized   Uo D  b y   ad j u s tin g   th e  in p u t  s ca lin g   f ac to r   g ain .   I n   ad d itio n ,   th er e  is   n o   d etail  s tu d y   o n   th e  in p u ts   s ca lin g   f ac to r   tu n i n g   ef f ec t  o v er   a  b ig g er   r an g e  o f   Uo D.   Fro m   th i s   h y p o t h esi s ,   th e  s tu d y   o f   i n f lu e n ce   o f   th e  in p u ts   s ca l in g   f ac to r   is   co n d u cted .   T h is   p ap er   in v esti g a tes  th e  i n f lu e n ce   o f   in p u ts   s ca lin g   f a cto r   an d   u n iv er s e  o f   d is co u r s e  ( Uo D)   to w ar d s   t h e  s p ee d   p er f o r m an c e  in   w id e  s p ee d   r an g e  o p er atio n s .   T h e  Uo D  co v er s   f r o m   [ - 1 , 1 ]   to   [ - 5 , 5 ]   d o m ai n .   T h e  in f l u en ce s   o f   th e  i n p u ts   g ain   v ar iatio n   ar e  th en   i n v e s ti g ated   u n d er   r ated   an d   w id e  s p e ed   r an g e  o p er atio n s .   Si m u latio n   a n d   ex p er i m e n tal  r esu lt s   ar e  p r esen ted   to   v alid ate  th e  p er f o r m an ce   e f f ec t s .   T h e  p r o p o s ed   in p u t   s ca lin g   t u n in g   m et h o d   h as  s h o w n   b etter   co n tr o llin g   ab ilit y   d u r in g   tr an s ien t  an d   s tead y   s t ate  p er f o r m an ce .   I n   ad d itio n ,   th e  an al y s is   co v er s   w id e  s p e ed   r an g e  o p er atio n   f r o m   lo w   to   h ig h   s p ee d   o p er atio n s   e m p ir icall y .       2.   I NDUC T I O N   M O T O R  DRI VE   T h e  b lo ck   d iag r a m   o f   t h e  F L S C   w i th   in d ir ec t  f ield   o r ie n ted   co n tr o l  o f   i n d u ct io n   m o t o r   d r iv e  is   s h o w n   in   Fi g u r e  1 .   T h e  d r iv e  s y s te m   co n s i s ts   o f   i n d u ctio n   m o to r ,   co o r d in ate  tr an s f o r m at io n ,   v o lta g e  s o u r ce   in v er ter ,   cu r r en t c o n tr o ller s   an d   s p ee d   co n tr o ller .           Fig u r e  1 .   FL S C   w it h   i n d ir ec t FOC   m et h o d   b lo ck   d iag r a m       T h e  m at h e m atica l  m o d el  o f   th e  th r ee   p h ase  in d u ct io n   m o to r   in   s y n c h r o n o u s   r ef er en ce   f r a m e  is   g iv e n   in   [ 21 ] .   T h e  v o ltag e  s o u r ce   i n v er ter   is   co n tr o lled   b y   m ea n   o f   th e  Sp ac e  V ec to r   P u ls e  W id th   Mo d u latio n   ( SVP W M)   m eth o d .   B ased   o n   th e  in d ir ec t  FO C   p r in cip le,   th e  r o to r   f lu x   a n g le,   θ e   f o r   co o r d in ate   tr an s f o r m atio n   is   g en er ated   f r o m   t h e  in te g r atio n   o f   r o to r   s p ee d ,   ω r   an d   s lip   f r eq u en c y ,   ω sl   as sh o w n   i n   E q u atio n   ( 1 ) .     = ∫ ( +  )                  ( 1 )     T h e  s lip   f r eq u en c y   is   ca lc u late   b y   u s i n g   eq u atio n   ( 2 )   b elo w   a n d   in cl u d ed   in   th e ta  ca lcu la tio n   b lo ck .      =                    ( 2 )     T h e  er r o r   b etw ee n   r ef er en ce   r o to r   s p ee d ,   ω r ∗   an d   ac tu al  r o to r   s p ee d ,   ω r   is   p r o ce s s ed   in   th e  F L S C .   T h e  co n tr o ller   g en er ates  th e  q   ax is   r ef er en ce   cu r r e n t,  i sq ∗ .   Me an w h ile,   a  co n s tan t  d   ax is   r e f er en ce   cu r r en t,  i sd ∗   is   s et  f o r   th e  in p u t  r ef er e n ce .   B o t h   d - ax i s   an d   q - ax is   s tato r   cu r r en t  er r o r   ar e  th en   r eg u late d   b y   t h e  p r o p o r tio n   in te g r al  ( P I )   c o n tr o ller s .   T h ese  P I   p ar am eter s   ar e  k ep t c o n s is t en ce   in   o r d er   to   an al y s is   t h e  F L S C   p er f o r m a n ce .     S V P W M v α P I I n v e r s e P a r k   T r a n s f o r m P I C l a r k e T r a n s f o r m i s d * v β F L S C v s d * i s d i s q ω r * ω r v s q * i s q * P a r k T r a n s f o r m T h e t a   C a l c . V D C i α i β I 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 .   3 ,  Sep tem b er   2 0 1 8   :   1 0 9 0   –   1 0 9 7   1092   3.   F L SC S T RUC T UR E   I n   g e n er al,   a  s tan d ar d   b lo ck   d iag r a m   o f   t h e  F L SC   s t r u ct u r e  is   s h o w n   in   Fi g u r e  2 .   T h e   co n tr o ller   co n s is ts   o f   p r e - p r o ce s s i n g ,   F L C   an d   p o s t - p r o ce s s i n g .   T h e  Ma m d a n i  s y s te m   F L C   s tr u c tu r e  h as  f o u r   m ai n   co m p o n e n t s   t h at  ar e  f u zz i f ica tio n   i n ter f ac e,   f u zz y   r u les,  i n f er en ce   en g i n e  an d   d e f u zz i f ica tio n   i n ter f ac e.   T h e   f u zz y   r u les   an d   t h e  in f er en ce   en g in e   ar e  t h e  d ec is io n   m ak i n g   p ar t  o f   t h i s   ar ti f icial   b r ain .   T h e  f u zz if ica tio n   co n v er ts   th e  cr i s p   in p u t  to   s u it ab le  lin g u i s tic  r u les  a n d   th e  d e f u zz if ica tio n   b lo ck   co n v er t s   b ac k   f r o m   t h e  f u zz y   o u tp u t  to   cr is p   o u tp u t.  Fo r   t h e  s t an d ar d   P I   lik e  F L C   co n f i g u r atio n ,   t w o   i n p u t  v ar iab les  ar e  u s ed   f o r   s p ee d   er r o r   an d   ch an g e  o f   s p ee d   er r o r ; a n d   o n e  o u tp u t  v ar iab le  is   c h an g ed   at  th e  o u tp u t c o n tr o l.             Fig u r e  2 .   Stan d ar d   FL S C   b lo ck   d iag r a m       Fig u r e  3 .   5 x 5   MFs f o r   e,   ce   an d   cu       I n   p r e - p r o ce s s in g   p ar t,  t w o   f u zz y   i n p u t s   v ar iab le  f o r   th e  co n tr o ller   ar e  c o m p u ted   as  p r e s en ted   b y   E q u a tio n   ( 3 ) .     ( ) = ( ∗ ( ) − ( ) ) = ( )   ∆ ( ) =  ( ( ) − ( − 1 ) )                 ( 3 )     T h e  in p u ts   s ca lin g   f ac to r s   ( S F),   G e   an d   G ce   ar e  th e  g ain   f o r   s p ee d   er r o r   an d   ch an g e  o f   s p ee d   er r o r   r esp ec tiv el y .   Me a n w h ile,   ω r ∗   an d   ω r   r ep r esen t  th e  r ef er e n ce   an d   ac tu al  m o to r   s p ee d   r esp ec tiv el y .   I n d ices  ( k )   an d   ( k - 1 )   r ep r esen t  t h e  c u r r en t  a n d   p r ev io u s   s tate   o f   t h e  s y s te m   r esp ec ti v el y   to   o b tain   t h e   c h an g e  o f   s p ee d   er r o r ,   ce   b ased   o n   th e  s a m p li n g   t i m e  T s .   I n   t h is   p ap er ,   5 x 5   MF s   m atr ix es  ar e  u s ed   f o r   er r o r ,   ch an g e  o f   er r o r   an d   o u tp u t  i n cr e m e n tal   v ar iab le s   as  s h o w n   i n   Fi g u r e  3 .   T h e  s y m m etr ica l  tr ian g les  ar e  eq u all y   d is tr ib u ted   w i th   5 0 %  o v er lap   b etw ee n   t h e   ad j ac en t  MFs.  T h e  in p u ts   an d   o u tp u t   v ar iab les   ar e  n o r m a lized   in   [ - 1 , 1 ]   d o m ai n .   T h e  MFs  ar e   n a m ed   a s   Neg ati v e  L ar g e  ( N L ) ,   Neg ati v e  S m all  ( NS) ,   Z er o   E r r o r   ( Z E ) ,   P o s itiv e  S m al l ( P S)  an d   P o s it iv e  L ar g e  ( P L ) .   I n   o r d er   to   ac h iev e  h ig h   s a m p lin g   r ate  f o r   th e  r ea l  ti m e  i m p l e m en tatio n ,   t h e  n u m b er   o f   r u l es  n ee d   to   b e  r ed u ce d .   Sim p li f ied   r u les  m et h o d   is   p er f o r m ed   to   th e  5 x 5   MFs  r u le s   b ased   m atr ix   as   d is cu s s ed   i n   [ 22 ] .  B ased   o n   t h e  s i m p l if ied   r u les   m et h o d ,   o n l y   7   r u les  ar e   ch o s en   o u t  o f   t h e  2 5   r u le s .   T h r o u g h   t h e  s i m p lific atio n   p r o ce s s ,   th e  co m p u tat io n al  t i m e  i s   r ed u c ed   a n d   t h e  s p ee d   p er f o r m an ce   d o es  n o t   d eg r ad ed .   Fig u r e  4   s h o w s   t h e  5 x 5   MFs r u le s   m atr i x   an d   s e le cted   s i m p li f ied   7   r u les.             ( a)   5 x 5   MFs r u les  m atr ix   ( b ) Selecte d   7   r u les       Fig u r e  4 .   Selecte d   r u les f o r   s i m p li f ied   FLSC     Fig u r e  5 .   Mo d if ied   MFs d is tr i b u tio n   f o r   N  m u ltip licatio n   f ac to r   o f   ch an g e  o f   s p ee d   er r o r   SF       G c e i q * G e Z - 1 c e + - G c u ∑ Δ I q D e f u z z i f i c a t i o n F u z z i f i c a t i o n I n f e r e n c e   E n g i n e F u z z y   R u l e s   F u z z y   L o g i c   C o n t r o l l e r   ( F L C )   p r e - p r o c e s s i n g p o s t - p r o c e s s i n g c u e s Z E N S N L P S P L 0 1 0 - 0 . 5 - 1 0 . 5 1 P S e ( k ) c e ( k ) N L N S Z E P S P L N L N L N L N L N S Z E N S N L N S N S Z E P S Z E N L N S Z E P S P L P S N S Z E P S P L P L Z E P S P L P L P L 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 S e l e c t e d   S i m p l i f i e d   R u l e s N o t e Z E N S N L P S - 1 - N N 1 - 0 . 5 0 . 5 P L 0 0 1 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:  2 0 8 8 - 8 694       E xp erimen ta l A n a lysi s   o f S imp lifi ed   R u les F u z z y  Lo g ic  S p ee d   C o n tr o ller   fo r . . .   ( M.H. N   Ta lib )   1093   Fo r   th e  p o s t - p r o ce s s in g   p ar t,  th e  in cr e m en ta l  o f   o u tp u t  co n tr o l,   ∆ i q ∗   is   co m p u te  b y   u s in g   ce n ter   o f   g r av it y   ( C OG)   al g o r ith m .   T h e   f i n al  o u tp u t   cu r r en t  s i g n al  d e m an d ,   i q ∗   ca n   b e  o b tai n ed   b y   m u ltip l y in g   th e  ∆ i q ∗   w it h   t h e  o u tp u t scali n g   f ac to r ,   Gcu   as  w r itte n   i n   E q u atio n   ( 4 ) :   ∗ ( ) = ∗ ( − 1 ) +  ( ∆ ∗ ( ) )               ( 4 )     3 . 1 .    I nitia l In pu t   Sca lin g   F a ct o r  P a r a m et er s   T h e  in itial  v al u e  o f   s p ee d   er r o r   g ain     s ca lin g   f ac to r   ( SF )   ar e  co m p u ted   b ased   o n   th e  m ax i m u m   s p ee d   er r o r   ( )   w h en   t h e  m o to r   d r iv e  o p er ates  f r o m   s tan d s ti ll  to   th e  r ated   s p ee d .   I n   o r d e r   to   co v er   th e   f o r w ar d   to   r ev er s e  o p er atio n ,   m u l tip licatio n   o f   2   is   ap p lied .   T h u s ,   th e  m a x i m u m     ca n   b e  d eter m i n ed   b y   e q u atio n   ( 5 )   [ 23 ] .   B ased   o n   th is   co n d itio n ,   t h e  m a x i m u m   r a n g e  o f   s p ee d   er r o r ,   e   MFs  is   n o r m al ized   to   [ - 1 , 1 ] .   B y   ta k i n g   t h e  m ax i m u m   r ated   s p ee d   f o r   th e  in d u c tio n   m o to r   at  1 4 9 . 7   r ad /s ,   th e    is   0 . 0 0 3 3 4 .     = 1 | 2 | = 0 . 00334 ( r a d / s ) − 1             ( 5 )     T h e  in itial  v a lu e  o f   c h a n g e  o f   s p ee d   er r o r   g ain ,      s ca lin g   f ac to r   is   d eter m i n ed   b ased   o n   th e   elec tr ical  an d   m ec h an ical  to r q u e  eq u atio n s .   B ased   o n   th e  el ec tr ical  E q u atio n   i n   ( 6 ) ,   th e  m ax i m u m   to r q u e  ca n   b e  d eter m i n ed   as:     = 3 2 2 2     = 17 . 14              ( 6 )     w h er e      is   t h e  r e f er en ce   f l u x   c u r r en t  co m p o n en t  at  n o   lo ad   co n d i tio n   a n d       is   t h e  m ax i m u m   to r q u e   cu r r en t  co m p o n en t.  T h e  m a x i m u m   to r q u e  cu r r en t   is   a s s u m ed   to   b e  d o u b le  o f   th e  r ated   cu r r en t  [ 5 ,  23 ] .  B y   n eg lec tin g   t h e  e x ter n al  lo ad   an d   f r ictio n   p ar a m eter   o f   t h e  m o to r   m ec h an ica l  to r q u e  eq u atio n ,   th e  m a x i m u m   to r q u e  is   d ir ec tly   p r o p o r tio n al  to   th e  m ax i m u m   c h a n g e  o f   s p ee d   er r o r   f o r   s am p li n g   ti m e ,  ,  g iv e n   b y   E q u atio n   ( 7 )   b elo w   [ 5 ] :     = 2 ( ∆ )                  ( 7 )     w h er e     is   th e  s a m p li n g   ti m e  b ased   o n   th e  en co d er   s a m p li n g   ti m e,   J   is   th e  to tal  in er tia,   a n d     is   th e  m o to r   p o les.  B ased   o n   eq u atio n   ( 8 ) ,   t h e  m a x i m u m   m a g n itu d e  c h an g e  o f   s p ee d   er r o r   is   ca lcu lated   as     ∆  = ( ) (  ) 2 ( ) = 4 ( 17 . 14 ) ( 1 . 5m ) 2 ( 0 . 02 ) = 2 . 571 r a d / s           ( 8 )     Fin all y   t h e  in itial scal in g   f ac to r   f o r   ch an g e  o f   s p ee d   er r o r ,      is   ca lcu lated   b ased   o n   E q u atio n   ( 9 ) .      = 1 ∆ = 1 2 . 571 = 0 . 389 ( r a d / s ) − 1             ( 9 )     Fo r   an al y s is ,   t h e  p er f o r m a n c e  d esig n   cr iter ia  is   s e t  at  1 0 0   r p m   o v er s h o o ts   w it h   f aste s t  r is e  an d   s ettli n g   ti m e.   T h e    is   f ix ed   at  th e  m ax i m u m   v al u e  as  ca lcu lated   in   E q u atio n   ( 3 )   f o r   th e  f as test   s p ee d   r esp o n s e.   On l y   t h e     g ai n   is   tu n ed   to   ac h iev e  t h e  d esi g n   cr iter ia.   Af ter   t u n in g ,   t h e  f in a l  r esu l ts   o f      is   0 . 2 .   T h e  co n tr o ller   f o r   th is   in p u ts   s ca lin g   f ac to r   is   d en o t ed   as S7 ( Uo D± 1 ) .     3 . 2 .    Adj us t m ent   o f   I np ut  Sc a lin g   F a ct o r  P a ra m et er s   I n   o r d er   to   in v esti g ate  th e  i n f lu en ce   o f   in p u ts   s ca l in g   f ac to r   g ain s ,   th e    an d   Uo D  d o m ai n   f o r   th e   er r o r   in p u t  v ar iab le  MFs  n ee d   to   b e  ad j u s ted   ac co r d in g l y .   F u r th er   i n cr ea s e  o f     v al u e  w it h o u t  ad j u s tin g   t h e   Uo D  d o m ai n   o f   th e  er r o r   i n p u t  v ar iab le  MF  p r o d u ce s   u n co n tr o lled   s p ee d   o p er atio n   esp ec iall y   d u r in g   r ev er s e  o p er atio n .   First  m o d i f icatio n   is   m ad e  b y   in cr ea s i n g   t h e    v al u e  b y   m u lti p licatio n   o f   t w o ,   w h ich   d o u b l e  u p   th e   in itial    v alu e  g a in   o f   t h e   r ef er en ce   co n tr o ller   S7 ( Uo D± 1 ) .   T h e  n e w   G e   ca n   b e  d ete r m i n ed   b y   u s i n g   E q u atio n   ( 1 0 ) .     = 1 | |                   ( 1 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 .   3 ,  Sep tem b er   2 0 1 8   :   1 0 9 0   –   1 0 9 7   1094   C o n s eq u en tl y ,   i n cr ea s i n g   t h e  G e   g ain   v al u e  r eq u ir es  an   ad ju s t m e n t  o f   th e  s p ee d   er r o r   in p u t  v ar iab l e   MFs  p ar a m e ter .   T h e  o u ter   w id th   o f   t h e  tr ap ez o id   s h ap e  MF   w h ic h   ar e  lab el  a s   N L   an d   P L   is   e x ten d ed   f r o m   1   to   2 .   B ased   o n   t h is   ap p r o ac h ,   th e  r an g e  o f   t h e  Uo D  d o m ai n   f o r   er r o r   in p u t  v ar iab le   is   in cr e ased   f r o m   [ - 1 , 1 ]   to   [ - 2 , 2 ] .   T h u s ,   it  e n co m p as s es  a  w id e  w id t h   r an g e  f r o m   0 . 5   to   2 . 0   f o r   P L   in s tead   o f   0 . 5   to   1   w id th   r a n g e  a t   p r ev io u s   s et u p .   Me an w h ile,   th e  MF  w id t h   f o r   N L   i s   s et  f r o m   - 0 . 5   to   - 2 . 0 .   T h e  o th er   M Fs   co m p o n en t  w id t h s   ar e  r e m ain ed   u n ch a n g ed .   T h is   r eq u ir e m en t   is   n ec e s s ar y   t o   co v er   w id e  s p ee d   r an g e  o p er atio n   f r o m   r ated   f o r w ar d   to   r ated   r ev er s e  s p e ed   d em a n d .   Fi g u r e  5   d ep icts   th e  m o d i f ied   MF  d is tr ib u ti o n   f o r   s p ee d   er r o r   in te n d ed   f o r   th is   i m p r o v e m e n t .   T h e  MFs  f o r   ch a n g e   o f   s p ee d   er r o r ,   ce   an d   o u tp u t  co n tr o l  ac tio n ,   cu   r e m ai n ed   u n c h a n g ed   at   th e   p r ev io u s   d es ig n   s et u p   u n d er   Uo D   o f   [ - 1 , 1 ] .   B ased   o n   th is   p r o ce d u r e,   th e   f i n al  v al u es  f o r     an d      f o r   S7 ( Uo D± 2 )   ar e  0 . 00668   an d   0 . 266   r esp ec tiv el y .   F u r th er   d eter m i n atio n   o f   m a x i m u m   g ai n   v al u e   f o r     an d      ap p lies   a  s i m ilar   p r o ce d u r e.   T h e  m u l tip licatio n   o f     g ai n s   ar e  d e ter m in ed   b ased   o n   E q u atio n   ( 1 1 ) ,     =                    ( 1 1 )     w h er e  n   is   t h e  m u lt ip licatio n   f ac to r s   f o r   t h e  g ain   f r o m   1 , 2 , 3 . . n .   C o n s eq u e n tl y ,   th i s   m u ltip licatio n   al s o   in v o l v es  i n   c h an g i n g   t h e  N L   an d   P L   v al u e  as  s h o w n   in   F i g u r e  5 .   Fin a ll y ,   t h e     SF   is   t u n ed   to   o b tain   th e  r eq u ir ed   d esig n   s p ec i f icatio n   p er f o r m a n ce .       4.   RE SU L T   AND  DI SCUS SI O N   Sev er al  tes ts   ar e  co n d u cted   to   in v e s ti g ate  t h e  p er f o r m a n ce   o f   th e  s p ee d   u n d er   th e  p r o p o s ed   o f   in p u t s   s ca lin g   f ac to r   tu n in g   m eth o d .   T h e  p a r am eter s   f o r   th e  4   p o les,  1 . 5 k W ,   3 8 0   V  th r ee   p h ase  s q u ir r el  ca g e  in d u ctio n   m o to r   u s ed   i n   th is   w o r k   ar e  g i v en   i n   A p p en d i x   A .   Si m u latio n   s t u d y   o f   in d u ctio n   m o to r   d r iv e   p er f o r m a n ce   is   i m p le m e n ted   in   M A T L A B / Si m u li n k   s o f t war e.   T h e  s i m u latio n   r es u lt s   ar e  th e n   v alid ated   b y   u s i n g   in d u ctio n   m o to r   d r iv e  ex p er i m e n tal  r ig   b y   u s in g   d S AP C E   1 1 0 3   co n tr o ller .   Fig u r e  6   s h o w s   t h e  h ar d w ar e   ex p er i m e n tal  s et u p   f o r   th e  d r iv e  s y s te m .   T h e  s i m u latio n   a n d   ex p er im e n tal  p ar a m eter s   ar e  s et  to   b e  th e  s am e.   S w itc h in g   f r eq u en c y   o f   8 k Hz  is   u s ed   f o r   th e  s p ac e  v ec to r   P W M.   T h e  o v er all  s a m p li n g   ti m e  is   5 0 µs.     4 . 1 .   O pera t io n und er   no - lo a d c o nd it io n   T h e  v ar iatio n   o f   i n p u t  s ca li n g   f ac to r   co n tr o ller   ar e  n a m ed   f r o m   S7 ( Uo D± 1 )   to   S7 ( Uo D± 5 ) ,   r ep r esen tin g   th e  m u ltip le  o f     s ca lin g   f ac to r   f r o m   1   to   5 .   T h e     is   tu n ed   ac co r d in g l y   to   ac h i ev e  1 0 0   r p m   d esig n   cr iter ia  at  r ated   s p ee d   o p er atio n .           Fig u r e  6 .   Har d w ar e  E x p er i m e n tal  Set u p           Fig u r e  7 .   Sp ee d   r esp o n s e  f o r   d if f er en t  v al u es o f   i n p u t s   SF s   at  r ated   n o   lo ad   s p ee d   o p er atio n s       Fig u r e  7   s h o w s   t h e  clo s e   u p   v i e w   o f   s i m u latio n   r esu lts   f r o m   s tan d s till   to   r ated   s p ee d   r ef er e n ce   b ased   o n   v ar io u s   in p u ts   SF   co n tr o ll er s   at  n o   lo ad   o p er atio n .   T h e  s i m u lat io n   i s   co n d u cted   i n   2 s   an d   t h e  s tep   s p ee d   d em a n d   is   ap p lied   at  0 . 5 s   f r o m   ze r o   to   r ated   1 4 0 0   r p m .   B ased   o n   th e  r e s u l ts ,   S7 ( Uo D± 5 )   p r o d u ce s   f aster   r i s e   ti m e  r esp o n s e  a n d   S7 ( Uo D± 1 )   r esu lts   in   s lo w est  r is e  ti m e  r esp o n s e  w ith   0 . 1 7 7 5 s   an d   0 . 2 0 7 4 s   r esp ec tiv ely .   Fu r t h er   in cr ea s e  o f   i n p u t s   g a in   o v er   5   m u l tip licatio n s   h o w e v er   r esu lts   i n   s lo w er   i m p a ct  o f   r is e  ti m e  a n d   s ettli n g   ti m e.   Fo r   ex a m p le,   th e  r i s e  ti m e   i m p r o v e s   to   0 . 0 2 0 6 s   b et w ee n   S7 ( Uo D± 1 )   an d   S7 ( Uo D± 2 ) .   Me an w h ile,   t h e   r i s e  ti m e   i m p r o v es o n l y   0 . 0 0 1 8 s   b et w ee n   S7 ( Uo D± 4 )   an d   S7 ( Uo D± 5 ) .   T h e  h i g h er   i n p u ts   S Fs   also   r esu lt s   in   t h e  i n cr ea s e  o f   th e  u n d er d a m p ed   s itu at io n .   F o r   ex a m p le,   th e  u n d er d a m p ed   f o r   S7 ( Uo D± 5 )   is   0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 1 . 1 1200 1250 1300 1350 1400 1450 1500 1550 T i m e   (s ) S p e e d   (RP M )     S 7 (U o D 1 ):   G e = 0 . 0 0 3 3 4 ; G c e = 0 . 2 0 0 S 7 (U o D 2 ):   G e = 0 . 0 0 6 6 8 ; G c e = 0 . 2 6 6 S 7 (U o D 3 ):   G e = 0 . 0 1 0 0 2 ; G c e = 0 . 3 0 2 S 7 (U o D 4 ):   G e = 0 . 0 1 3 3 6 ; G c e = 0 . 3 2 4 S 7 (U o D 5 ):   G e = 0 . 0 1 6 7 0 ; G c e = 0 . 3 3 9 * S 7( Uo D 1) S 7( Uo D 5) 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:  2 0 8 8 - 8 694       E xp erimen ta l A n a lysi s   o f S imp lifi ed   R u les F u z z y  Lo g ic  S p ee d   C o n tr o ller   fo r . . .   ( M.H. N   Ta lib )   1095   0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 0 400 800 1200 1600 T i m e   (s ) S p e e d   (RP M ) 0 4 8 2 -1 0 -6 -2 2 6 10 Cu rren t   (A ) i sq a i i sd r * E x pe r i m e nt S i m ul a t i o n r 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 0 400 800 1200 1600 T i m e   (s ) S p e e d   (RP M ) 0 4 8 2 -1 0 -6 -2 2 6 10 Cu rren t   (A ) i sq a i i sd r * E x pe r i m e nt S i m ul a t i o n r 1 5 r p m   an d   S7 ( Uo D± 1 )   is   1 1 r p m .   T h u s ,   f u r t h er   in cr ea s e  o f   in p u t s   s ca li n g   f ac to r s   co n s eq u en tl y   r esu lts   i n   t h e  o s cillatio n   s p ee d   p er f o r m a n ce   th at  m a y   i n cr ea s e  t h e  s ettl in g   t i m e.   Si m u latio n   an d   ex p er i m en t  r e s u lt s   ar e  co m p ar ed   to   u n d er s t an d   th e  s p ee d   an d   cu r r en ts   b eh av io r   o f   th e  m o to r   d r iv e.   Fi g u r e  8   s h o w s   th e   ex p er i m en t   an d   s i m u latio n   r es u lts   co m p ar is o n   f o r   S7 ( Uo D± 1 )   an d   S7 ( Uo D± 5 )   r esp ec tiv ely .   B o t h   s i m u latio n   a n d   ex p er i m en t  s h o w s   a  g o o d   ag r ee m e n t.  T h e  ex p er i m e n t  r esu lt s  h o w ev er   s h o w s   s lo w er   r esp o n s e  w i th   0 . 0 3 7 s   to w ar d s   t h e  r ated   s p ee d   d u e  to   th e  en co d er   li n ea r it y   o r   d y n a m i c  in er tia.     ( a)   S7 ( Uo D± 1 )   ( b )   S7 ( Uo D± 5 )     Fig u r e  8 .   Sp ee d   p er f o r m an ce   r esu lt s   d u r i n g   n o   lo ad   co n d itio n   at  1 4 0 0 r p m       T ab le  1 .   P er f o r m a n ce   co m p ar i s o n   b ased   o n   n o   lo ad ed   ex p er im en t r esu l t s   C o n t r o l l e r   O S   ( %)   T r   ( s)   S 7 ( U o D ± 1 )   7 . 7 9   0 . 2 0 8   S 7 ( U o D ± 5 )   7 . 4 3   0 . 1 8 6       T h e  r is e  ti m e  a n d   s ettli n g   ti m e  i m p r o v e  0 . 0 2 2 s   an d   0 . 1 6 8   r esp ec tiv el y .   Hi g h er   G e v alu es   r esu lt  i n   f aster   s ettli n g   t i m e  s p ee d   r esp o n s e   d u e  to   f aster   an d   h i g h er   to r q u e  cu r r en t  r ef er e n ce   r esp o n s e .  S h o w s   d etail s   co m p ar is o n   o f   th e  e x p er i m e n t al  r esu lt s .   T h e  S 7 ( Uo D± 5 )   p r o d u ce s   f aster   r is e  ti m e  an d   s e ttl in g   ti m e  co m p ar ed   to   S7 ( Uo D± 1 ) .   T h e  r is e  ti m e  an d   s ettli n g   t i m e  i m p r o v e  0 . 0 2 2 s   an d   0 . 1 6 8   r esp ec tiv el y .   Hig h er   G e v al u es  r es u l t   in   f a s ter   s ettl in g   ti m e  s p ee d   r esp o n s e  d u e  to   f a s ter   an d   h i g h e r   to r q u e  cu r r en t r ef er en ce   r esp o n s e.       4 . 2 .    O pera t io n und er   lo a d c o nd it io n   Fu r t h er   p er f o r m an ce   i n v est ig atio n   is   ca r r ied   o u t  d u r i n g   lo ad ed   o p e r atio n .   T h e  m o to r   was  in i tiall y   o p er ated   at   r ated   s p ee d   o f   n o   lo ad   co n d itio n   u n ti l  2 s   b ef o r e  a  s u d d en   r ated   lo ad   is   ap p lied .   Fig u r e  9   d ep i cts  th e  s i m u latio n   a n d   ex p er i m e n t al  r esu lts   f o r   th e  lo ad   r e j ec tio n   p er f o r m a n ce .   A l m o s t  s i m ilar   b eh av io r s   b et w ee n   s i m u lat io n   a n d   e x p er i m e n t  r e s u lt s   ar e   o b tain ed   f o r   b o th   co n tr o ller s .   Ho w e v er ,   t h e  s i m u l atio n   r es u lt   ex h ib it s   s h o r ter   r ec o v er y   ti m e  d u e  to   s m o o t h   s p ee d   d r o p   co m p ar ed   to   th e  ex p er i m en t  r e s u l t.  T h e  ex p er i m e n t  r es u lt s   ex p er ien ce s   d is to r tio n   r e s p o n s e  at  t h e  u n d er s h o o t  r eg io n .   T h is   d is to r tio n   is   d u e  to   t h e  ad d itio n al  m ec h a n ical   co u p lin g   e f f ec t  an d   m ea s u r e m en t  n o is e  i n   t h e  r ea l  s et u p .   T ab le  2   r ec o r d s   th e  p er f o r m an ce   co m p ar is o n   b et w ee n   th e  co n tr o ller s   f o r   s i m u latio n   a n d   ex p er i m e n t.  B as ed   o n   th e  r esu l t,  S7 ( Uo D± 5 )   co n tr o ller   lead s   th e   m o to r   p er f o r m a n ce   w it h   lo w e s t  s p ee d   d r o p   an d   f astes t  s a m p lin g   ti m e.   Fro m   th e  e x p er i m e n t  r esu lt,  3 . 3 5 %  an d   5 . 8 6 % sp ee d   d r o p   a r e  r ec o r d e d   f o r   th e  S7 ( Uo D± 5 )   an d   S7 ( Uo D± 1 )   r esp ec tiv el y .       ( a)   S7 ( Uo D± 1 )     ( b )   S7 ( Uo D± 5 )     Fig u r e  9 .   Sp ee d   p er f o r m an ce   r esu lt s   d u r i n g   r ated   lo ad ed   co n d itio n   at  1 4 0 0 r p m     1 2 3 4 5 1250 1300 1350 1400 1450 T i m e   (s ) S p e e d   (RP M ) S i m u l a t i o n E x p e ri m e n t 1 2 3 4 5 1320 1340 1360 1380 1400 1420 1440 T i m e   (s ) S p e e d   (RP M ) S i m u l a t i o n E x p e ri m e n t 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                      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 .   3 ,  Sep tem b er   2 0 1 8   :   1 0 9 0   –   1 0 9 7   1096   T ab le  2 .   P er f o r m a n ce   co m p ar i s o n   b et w ee n   co n tr o ller s   d u r in g   lo ad   d is tu r b an ce   o p er atio n s   C o n t r o l l e r   T e st   S p e e d   d r o p   ( R P M )   R e c o v e r   T i me   ( s)   S 7 ( U o D ± 1 )   S i mu l a t i o n   7 8   r p m   0 . 1 1 6   s   S 7 ( U o D ± 1 )   Ex p e r i me n t   4 7   r p m   0 . 2 3 5   s   S 7 ( U o D ± 5   S i mu l a t i o n   1 3 3   r p m   0 . 3 0 9   s   S 7 ( U o D ± 5 )   Ex p e r i me n t   8 2   r p m   0 . 3 2 9   s       4 . 3 .   B eha v io r  Under  Wide Speed  O pera t io n   Deta il s   a n al y s i s   i n   a  w id e  r an g e   o p er atio n   o f   v ar io u s   i n p u ts   SF   co n tr o ller s   r es u lt s   ar e   s h o w n   i n   Fig u r e  1 0   b ased   o n   t h e  e x p er i m en t  r es u lt s .   O v er all,   p er ce n t  o v er s h o o t  b e h av io r s   s h o ws  s o m e  i n cr e m en t   b ef o r e  d ec r ea s in g   at  lo w   s p ee d   o p er atio n s .   I t  s h o u ld   b e  n o t ed   th at  in cr ea s in g   t h e  i n p u t s   s ca lin g   f ac to r s   w ill   in cr ea s e  t h e  p er ce n t  o v er s h o o t  at  lo w er   s p ee d   o p er atio n   r eg io n   an d   b r in g   t h e  b eh a v io r   cu r v e  to   th e  lef t  s id e.   I n   g e n er al,   th e  i n cr ea s e  i n   t h e   p er ce n t   o v er s h o o ts   is   ca u s ed   b y   th e  i n cr ea s e  i n   t h e  r is e   ti m e  ( f aster   r esp o n s e) .   T h is   is   th e  co m m o n   b eh a v io r   o f   s tep   s p ee d   r esp o n s e  at  o p ti m u m   o p er atio n   [ 9 ] .   T h e  S7 ( Uo D± 5 )   co n tr o ller   r ec o r d e d   th e  h ig h e s t o v er s h o o t  w it h   2 5 . 4 % a t 4 0 0 r p m ,   f o llo w ed   b y   S7 ( Uo D± 4)   an d   f in a ll y   S7 ( Uo D± 1 ) .            ( a)   Ov er s h o o t f o r   d if f er en t  v alu e  o f   Uo D       ( b )   R is e  T im e  f o r   d if f er en t  v alu e  o f   Uo D     ( c)   Settli n g   T im e  f o r   d if f er e n t v a lu e  o f   Uo D     Fig u r e  1 0 .   Sp ee d   p e r f o r m a n ce   r esu lts   d u r in g   n o   lo ad   co n d iti o n   o v er   en tire   s p ee d   r eg io n       Fas ter   r esp o n s e  i s   o n e  o f   t h e  i m p o r tan t  r eq u ir e m e n t s   o f   h ig h   p er f o r m a n ce   s p ee d   d r iv e.   T h e  S7 ( Uo D± 5 )   r ec o r d ed   f astes t  r is e  ti m e  a n d   s e ttli n g   ti m e  i n   a ll  co n d itio n .   I n cr ea s e  th e   in p u ts   S F  f r o m   1   to   5 ,   s ig n i f ica n tl y   i m p r o v e s   th e  r is e   ti m e  an d   s e ttli n g   i n   all  s p ee d   o p er atio n .       5.   CO NCLU SI O N   T h is   p ap er   p r esen ts   th e  e x p er im en tal  an a l y s is   o f   s i m p li f ied   r u les  f u zz y   lo g ic  s p ee d   co n tr o l ler   f o r   th e   w id e  s p ee d   r an g e  o p er atio n s .   Deta ils   p er f o r m an ce   b e h av io u r   ar e  ca r r ied   o u t o v er   w id e  s p e ed   r an g e  o p er atio n s   f r o m   ze r o   to   r ated   o p e r atio n s   f o r   v ar io u s   G e   v alu e s   in   t h e  r an g e  o f   co v er   f r o m   [ - 1 , 1 ]   to   [ - 5 , 5 ] .   B ased   o n   th e   r esu lt,  th e  i n cr e m e n t  o f     v alu e  is   p r o p o r tio n ally   r eq u ir es  a n   in cr e m en t  o f   t h e  Uo D  r an g es.  T h e  an aly s i s   r ev ea led   th at  t h e  in cr ea s i n g   o f   in p u t  SF   g ai n   is   ab le  to   p r o d u ce   f aster   r is e  ti m e,   s et tli n g   ti m e,   s m aller   s p ee d   d r o p   an d   s h o r ter   r ec o v er y   ti m e.   T h e  o p tim u m   p er f o r m an ce   is   n ea r l y   ac h ie v ed .   Fu r th er   in cr ea s e  o f   th e  g ai n s   h o w ev er   is   li m ited   b y   t h e  u n d er s h o o t  co n d itio n   an d   h a s   les s   s ig n i f ican t  i m p ac t  to   th e  p er f o r m a n ce .   I n   o v er all,   th e  h i g h er   g ai n s   i n cr ea s e  t h e  p er ce n t  o v er s h o o t  at  lo w er   s p ee d   o p er ati o n   r eg io n   an d   b r in g   th e  b eh a v io r   c u r v e   to   th e  lef t  s id e  w h ile  tr ied   to   m ai n tai n   th e  r is e  a n d   s ettli n g   t i m e.     0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 0 5 10 15 20 25 30 S pe e d ( R P M ) P e r c e nt  Ove r s hoot  ( OS )     S7 (U o D 1) S7 (U o D 2) S7 (U o D 3) S7 (U o D 4) S7 (U o D 5) S 7( Uo D 5) S 7( Uo D 1) 0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 S pe e d ( R P M ) R i s e  T i m e  ( s )     S7 (U o D 1) S7 (U o D 2) S7 (U o D 3) S7 (U o D 4) S7 (U o D 5) S 7( Uo D 5) S 7( Uo D 1) 0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 S pe e d ( R P M ) S e t t l i ng T i m e  ( s )     S7 (U o D 1) S7 (U o D 2) S7 (U o D 3) S7 (U o D 4) S7 (U o D 5) S 7( Uo D 5) S 7( Uo D 1) 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:  2 0 8 8 - 8 694       E xp erimen ta l A n a lysi s   o f S imp lifi ed   R u les F u z z y  Lo g ic  S p ee d   C o n tr o ller   fo r . . .   ( M.H. N   Ta lib )   1097   Appen dix   A;   I nd uct io n  m o t o r  pa ra m et er s   = 3 . 45Ω , = 3 . 6141Ω ,  = 0 . 3252H ,  = 0 . 3252 ,  = 0 . 3117 ,  = 0 . 02  2     ACK NO WL E D G E M E NT   T h e  au th o r s   w o u ld   lik e  to   g r atef u ll y   ac k n o w led g e  th e  f u n d in g   an d   s u p p o r t  p r o v id ed   b y   Un iv er s iti   T ek n ik al  Ma la y s ia  Me la k a   ( UT eM )   an d   th e  Min is tr y   o f   E d u ca t io n   ( MO E )   Ma la y s ia  u n d er   th e  r esear ch   g r an t N o : F R GS / 1 /2 0 1 5 / T K 0 4 /FKE/0 2 /F0 0 2 5 8 .       RE F E R E NC E S   [1 ]   S a g h a f in ia,  P .   He w   W o o i,   M .   N.  Ud d in ,   a n d   K.  S .   G a e id ,   " A d a p ti v e   F u z z y   S li d in g - M o d e   Co n tro l  I n to   Ch a tt e ri n g - F re e   IM   Driv e , "   IEE E  T ra n sa c ti o n s o n   In d u stry   A p p l ica ti o n s,  v o l.   5 1 ,   p p .   6 9 2 - 7 0 1 ,   2 0 1 5 .   [2 ]   M .   N.  U d d i n   a n d   J.   Kh a sto o ,   " F u z z y   L o g ic - Ba s e d   Eff icie n c y   Op ti m iza ti o n   a n d   Hig h   Dy n a m ic   P e rf o rm a n c e   o f   IP M S M   Driv e   S y ste m   in   Bo t h   T ra n sie n t  a n d   S tea d y - S tate   Co n d it io n s,"   IEE E   T ra n sa c ti o n s  o n   In d u stry   Ap p li c a ti o n s,  v o l .   5 0 ,   p p .   4 2 5 1 - 4 2 5 9 ,   2 0 1 4 .   [3 ]   Y. - K.  L u ,   " A d a p ti v e   F u z z y   In teg ra l  S li d in g - M o d e   Re g u lato r  f o r  In d u c ti o n   M o to r  Us in g   No n li n e a r  S li d i n g   S u rf a c e , "   In ter n a ti o n a l  J o u rn a l  o f   Po we r E lec tro n ics   a n d   Dr ive   S y s tem s   ( IJ PE DS ) ,  v o l.   5 ,   p .   5 1 2 ,   2 0 1 5 .   [4 ]   L .   Zh e n g ,   " A  Pra c ti c a l  Gu id e   to   T u n e   o f  Pro p o rti o n a l  a n d   I n teg ra l  ( PI)   li k e   Fu zz y   Co n tro l ler s , "   in   IEE E   In tern a ti o n a l  C o n f e re n c e   o n   F u z z y   S y ste m s,  1 9 9 2 ,   p p .   6 3 3 - 6 4 0 .   [5 ]   F .   Cu p e rti n o ,   A .   L a tt a n z i,   a n d   L .   S a lv a to re ,   " A  Ne w  F u z z y   L o g ic   Ba se d   Co n tro ll e r  De sig n   M e th o d   f o r  DC  a n d   A C  Im p re ss e d   V o l tag e   Driv e s, "   IEE E  T ra n s a c ti o n s o n   P o we r E lec tro n i c s,  v o l.   1 5 ,   p p .   9 7 4 - 9 8 2 ,   2 0 0 0 .   [6 ]   W .   S h u n - Ch u n g   a n d   L .   Yi - Hu a ,   " A   M o d if ied   P I - L ik e   F u z z y   L o g ic  Co n tro ll e r  f o r  S w it c h e d   Re l u c tan c e   M o to r   Driv e s,"   IEE E  T ra n sa c ti o n s  o n   I n d u stria l  El e c tro n ics ,   v o l.   5 8 ,   p p .   1 8 1 2 - 1 8 2 5 ,   2 0 1 1 .   [7 ]   A .   L o k rit i,   I.   S a lh i,   S .   D o u b a b i,   a n d   Y.  Zi d a n i,   " In d u c ti o n   M o t o r   S p e e d   Driv e   Im p ro v e m e n t  u sin g   F u z z y   IP   S e lf   T u n in g   Co n tro l ler:  A   Re a l  T i m e   Im p le m e n tatio n , "   IS A  T ra n sa c ti o n s,  v o l.   5 2 ,   p p .   4 0 6 - 4 1 7 ,   2 0 1 3 .   [8 ]   W .   Yi,   D.  Hu i w e n ,   a n d   C.   Zh e n g ,   " Ad a p ti v e   Fu zz y   L o g ic  Co n t ro ll e r  wit h   Ru le  B a se d   Ch a n g e a b le  Un ive rs e   o f   Disc o u rs e   fo r  a   No n li n e a r  M IM O  S y ste m , "   in   5 th   In tern a ti o n a l  Co n f e re n c e   o n   In telli g e n t  S y ste m s  De si g n   a n d   A p p li c a ti o n s,  2 0 0 5 ,   p p .   8 - 13 .   [9 ]   Z.   Ib ra h im   a n d   E.   L e v i,   " A   Co m p a ra ti v e   A n a l y sis  o f   F u z z y   L o g ic   a n d   P I  S p e e d   Co n tro l  i n   Hig h   P e rf o r m a n c e   AC  Driv e s u sin g   Ex p e rime n tal  A p p ro a c h , "   IEE E  T ra n sa c ti o n s  o n   I n d u stry   Ap p li c a ti o n s,  v o l.   3 8 ,   p p .   1 2 1 0 - 1 2 1 8 ,   2 0 0 2 .   [1 0 ]   M .   N.  U d d i n ,   T .   S .   Ra d w a n ,   a n d   M .   A z izu r  Ra h m a n ,   " P e rf o rm a n c e s  o f   F u z z y   L o g ic  Ba se d   In d irec t  V e c to r  C o n tr o l   f o r  In d u c ti o n   M o to r  Driv e , "   IEE E   T ra n s a c ti o n s o n   In d u stry   A p p li c a ti o n s,  v o l .   3 8 ,   p p .   1 2 1 9 - 1 2 2 5 ,   2 0 0 2 .   [1 1 ]   Z.   Jin   a n d   B.   K.  B o se ,   " Eva lu a ti o n   o f  M e mb e rs h ip   F u n c ti o n s  f o r  Fu zz y   L o g ic  Co n tr o ll e d   I n d u c ti o n   M o to r  Dr ive , "   in   2 8 t h   A n n u a l  C o n f e re n c e   o f   th e   In d u strial  El e c tro n ics   S o c iety ,   2 0 0 2 ,   p p .   2 2 9 - 2 3 4 .   [1 2 ]   Z.   Jin   a n d   B.   K.   Bo se ,   " M e mb e rs h ip   F u n c ti o n   Distrib u ti o n   E ff e c t  o n   Fu zz y   L o g ic  C o n tro ll e d   In d u c ti o n   M o to r   Dr ive , "   in   2 9 t h   A n n u a l  C o n f e re n c e   o f   th e   IEE E  I n d u strial  El e c tro n i c s S o c iety ,   2 0 0 3 ,   p p .   2 1 4 - 2 1 9 .   [1 3 ]   C.   B.   Bu tt ,   M .   A sh ra f u l  Ho q u e ,   a n d   M .   A .   Ra h m a n ,   " S im p li f i e d   F u z z y   L o g ic  B a se d   M T P A   S p e e d   Co n tr o l  o f   IP M S M   Driv e , "   IEE E  T ra n s a c ti o n s o n   In d u stry   A p p l ica ti o n s,  v o l.   4 0 ,   p p .   1 5 2 9 - 1 5 3 5 ,   2 0 0 4 .   [1 4 ]   J. - W .   Ju n g ,   H. - H.  C h o i,   a n d   T . - H.  Kim ,   " F u z z y   P D  sp e e d   c o n tr o ll e r  f o r  p e rm a n e n t  m a g n e t  s y n c h ro n o u s  m o to rs,"   J o u rn a l  o f  P o we r E lec tro n ics ,   v o l .   1 1 ,   p p .   8 1 9 - 8 2 3 ,   2 0 1 1 .   [1 5 ]   F .   Be ti n ,   A .   S iv e rt,   A .   Ya z id i,   a n d   G .   A .   Ca p o li n o ,   " De term in a ti o n   o f   S c a li n g   F a c to rs   f o r  F u z z y   L o g ic  Co n tr o l   Us in g   th e   S li d i n g - M o d e   A p p ro a c h :  A p p li c a ti o n   to   Co n tro l  o f   a   DC  M a c h in e   Driv e , "   IEE E  T ra n sa c ti o n s  o n   In d u stria l  El e c tro n ics ,   v o l .   5 4 ,   p p .   2 9 6 - 3 0 9 ,   2 0 0 7 .   [1 6 ]   Y.  Ja e - S u n g ,   K.  S a n g - Ho o n ,   L .   B y o u n g - k u k ,   W .   Ch u n g - Yu e n ,   a n d   H.  Ji n ,   " F u z z y - L o g ic - B a se d   V e c to r  C o n tr o l   S c h e m e   f o r  P e rm a n e n t  M a g n e t  S y n c h ro n o u s  M o t o rs  in   E lev a to r  Driv e   A p p li c a ti o n s,"   IEE E  T ra n sa c ti o n s  o n   In d u stria l  El e c tro n ics ,   v o l .   5 4 ,   p p .   2 1 9 0 - 2 2 0 0 ,   2 0 0 7 .   [1 7 ]   A .   Ka r a k a y a   a n d   E.   Ka ra k a s,  " P e rf o r m a n c e   a n a l y sis  o f   P M   sy n c h ro n o u s  m o to rs  u sin g   f u z z y   lo g ic  a n d   se lf   tu n in g   f u z z y   P I  sp e e d   c o n tro ls,"   Ara b i a n   J o u rn a l  f o r S c ien c e   a n d   E n g i n e e rin g ,   v o l.   3 3 ,   p p .   1 5 3 - 1 7 7 ,   2 0 0 8 .   [1 8 ]   S .   Ra f a ,   A .   L a ra b i,   L .   B a ra z a n e ,   M .   M a n c e u r,   N.  Esso u n b o u li ,   a n d   A .   H a m z a o u i,   " I m p le m e n tatio n   o f   a   n e w   f u z z y   v e c to r  c o n tro l   o f   in d u c ti o n   m o to r, "   IS A  T ra n sa c ti o n s,  v o l .   5 3 ,   p p .   7 4 4 - 7 5 4 ,   2 0 1 4 .   [1 9 ]   R.   G u n a b a lan   a n d   V .   S u b b iah ,   " S p e e d   S e n so r les s  V e c to r  Co n tro l   o f   In d u c ti o n   M o to r  Driv e   w it h   P I  a n d   F u z z y   Co n tr o ll e 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 ms   ( IJ PE DS ) ,  v o l.   5 ,   p .   3 1 5 ,   2 0 1 5 .   [2 0 ]   C.   M i n g ,   S .   Qia n g ,   a n d   E.   Zh o u ,   " Ne w   S e l f   T u n in g   F u z z y   P I   Co n t ro l  o f   a   No v e l  Do u b ly   S a li e n t  P e r m a n e n t  M a g n e t   M o to r   Driv e , "   IEE E  T ra n sa c ti o n s   o n   In d u stria l  El e c tro n ics ,   v o l.   5 3 ,   p p .   8 1 4 - 8 2 1 ,   2 0 0 6 .   [2 1 ]   M .   H.  N.  T a li b ,   Z .   Ib ra h im ,   N.  A .   Ra h i m ,   a n d   A .   S .   A .   Ha si m ,   " Co m p a riso n   A n a l y sis  o f   In d irec t  F OC  In d u c ti o n   Mo to r   Driv e   u sin g   P I,   A n ti - W in d u p   a n d   P re   F il ter S c h e m e s,"   In ter n a ti o n a l  J o u rn a l  o f  Po we r E lec tr o n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms   ( IJ PE DS ),   v o l.   4 ,   p p .   2 1 9 - 2 2 9 ,   2 0 1 4 .   [2 2 ]   M .   H.  N.  T a li b ,   Z.   Ib ra h im ,   N.  A .   R a h im ,   a n d   A .   S .   A .   Ha si m ,   " Per fo rm a n c e   Imp ro v e me n t  o f  In d u c t io n   M o to r  Dr ive   Us in g   S imp li fi e d   FL C  M e t h o d , "   in   1 6 t h   In tern a t io n a l  P o w e r   El e c tro n ics   a n d   M o t io n   Co n tr o l  Co n f e re n c e   a n d   Ex p o siti o n ,   A n taly a ,   T u rk e y ,   2 0 1 4 ,   p p .   8 4 3 - 8 4 8 .   [2 3 ]   C.   Y.  Ku m a r   B,   S h riv a sta v a   V . ,   " Eff i c a c y   o f   Diffe re n t  Ru le  Ba se d   F u z z y   L o g ic  Co n tro ll e rs  f o r  In d u c ti o n   M o to r   Driv e   "   In ter n a ti o n a l   J o u r n a l  o f  M a c h in e   L e a r n in g   a n d   Co m p u ti n g ,   v o l.   2 ,   p p .   1 3 1 - 1 3 7 ,   2 0 1 2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.