In te r n ation a l Jou rn al  o f Po we r  Elec tron ic s an d   D r ive S y stem  (IJ PED S )  Vol.  10, No.  1, Mar ch 2019,  pp.  83~92  IS S N : 2088- 86 94,  D O I :   10.11 5 9 1 /ij ped s . v10 . i 1.pp 8 3 -9 2           83     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   Parameter estimation of  D C  motor through w hale   optimization algorithm       By a m ak esh   N a yak , Sa ng ee ta  Sa h u   Scho o l  o f   E l e c t r i cal  Eng i n eering , KIIT Un i v e rsi t y ,  Ind i a       Art i cl e In fo     ABSTRACT A r tic le hist o r y :   R e ce i v e d  Jul 3,  2018  Re vise d S e p 4,  201 8   Ac ce p t ed  No v   1 0 ,  2 018    T h i s  a r t i c l e  e s t i m a t e s  t h e   u n k n o w n  d c   m o t o r   p a r a m e t e r s  b y   a d a p t in g  t h e   adap ti ve  m od el  w it h  th e  ref e rence  m o d e l  cr eat ed   b y   exp e rim e ntal   d ata  o n to   arm a tu re  c u rrent   a nd   s p e ed   r esp o n s e  f r om   s eparatel y  ex cit e d  d c   mo to r .   T h e   fiel d  flu x   dyn am ics,   w h i ch  i s  u s ual l y   i g n o red,   i s  in c l ud ed  t o  m od e l   t he   dy nam i cs   o f  t h e   m o t o r.  T he  b l o ck   d i a g r am   i n c lud i n g   t he  f lu x   dyn am i c s  and   m o d e l  p a ram e t e rs  i s  co nsidered   a s  t h e  ad aptiv e  m o del .   T h e   i n t eg ral  t i m e   sq uare  e rror  b e tw e e n   th e  instant  ex perimen t al   d ata  an d  t h e  corr es po ndi ng  adap ti ve  m od el  d at a  i s   t aken  a s   c o st   f unc t i on.  T he  W h a le  o p timi zati on  algorithm  is  u se d  t o   m i n imize  t h e  cost  f unct i on .  Additi ona l l y,  t o  i m p r o v e  t h e   perf o r man ces  o f  o p t i mi za t i o n   a l gorith m   an d  f o r  acc u r ate   resu lt,  t h e   exp e rim e nt al  d ata  i s   d i v id ed  i nt o  three  interval s  w h i c h  f o rm  t h e  th ree  in equ a lit y   c on st raint s .   A  f i xed  pe n a lt y  valu e  i s   a d d ed  t o   t h e  c os t  f u n c ti o n   f or   vi ol a t i ng  th ese  co ns traints.   T he  e ffect iv eness   of   e stim a t io n  w i t h  t w o  d i f f e r e n t   m e th ods is v a li d a ted   b y  co nverg ence cu rv e. K eyw ord :   Cost f unct ion   F l ux d y n a m ics   mode l  Integral ti m e  s quare error   S e para t e l y   e xc ite d D C  m otor   W h al e op ti mi zat ion   al g o r i t h m   Co pyri gh t © 2 019 In stit u t e  of Advanced  En gi neeri n g  an d  S c ien ce.   All  rights   res e rv ed.  Corres pon d i n g  Au th or:   S a ngeeta   S a hu,    S c hoo l   o f  Ele c t rica l  En gine erin g,  KIIT University,  Ca mp us  –  3,  Pa ti a ,   B hu ba ne sw a r , O d is ha,   Ind i a.   Em ail:  sa h u .sange e t a @ gm ai l.com       1.   I N TR OD U C TI O N   F o r  desi g n in g  a   pro p er  c o n t r oller   to  a c h iev e   t he  s pec i fic  re sp o nses   w i t h o u t  a f fe ct ing   t h e  sta b i l ity  o f  t h e   sy st em  r e q u i res   t h e  dyn ami c   m o d e l   of   a n y   s y st e m .  Th i s   d eman ds  t he   e xa ct  v a l ue   o f  syste m   p a r am ete r s.  D a ta  s hee t   o f  som e   s ys tem   para me t e rs  c an  b e  use d   t o  m ode l  the   s yst e m  if   g i v en ,  ot he rw i s e  i t   c a n   b e  deter m i n ed   t h r ou gh  e x peri m e nts.  H ow e v er,   i t   i s  d i ffi c u l t   t o  d e t ermi n e   a ll   t h e   p ara m e t ers  t h ro ugh  expe r i me n t s.   I n  a d d iti o n   t o   t h at,  the   ac cura c y   o f  de term in ed  p a ram e ter s   m a i nly  de pen d s   o n  the   acc urac y  o f   me asurin g  i n st rum e nts.  I n  or der  to  overc om e  the   a b ove  d i f fic u l t i e s ,  t h e  a c t u a l   s y s t e m  c a n  b e   d e s i g n e d  i n   t h e   f o rm  o f   b l o c k   d i ag ram  con s id eri n g  a l l   dyn ami c   b eh av iours  an d  t h e   v a l u e s  a r e   o p t i m i s e d  i n   s u c h   a  w a y  t h a t   the resp o n ses  f r om   b loc k  d i a g r am   m odel na m e d as  a dap tiv e   m odel  wi ll   e x a ct ly   m a t ch   w i t h   th e   co rre s p o ndi ng  response  from   actual  (re fer e nce )   s ystem   m odel.  T he  p er form anc e s   o f  para me ters  e st ima t i o n  de p e nd  on   a c c u rac y   o f  ada p ti v e   m o d e l ,   a cc u r at e  exp e rime n t a l   d at a  o f   r ef e r ence   m od el, the se lect i o n  of c os t  fu nc tion a n d   abi l i t y   f or  m i n im isa t i o n  of  o ptim i s a tio n  al g o ri t h m s .  The   e s t i ma tio n  by   m ea surin g   s ys te m  da t a   i s  ca l l e d  a n   expe r i me n t a l   ( in d u ct i v e)  i de nt i f ica tio n.  T h e re  a r e   t w o   m e t ho ds  of   e xp e r i m en t a l   est i m a t ion   on e  on lin e   and  ot her offli n e. In offli n e i d e n t i f ica tio n the   m easur ing  of the  s yste m data is rec o rded,   a nd a m a them atica l  mode l   is  c rea t e d   a fter  t he  w h o l e  m easuri n g   pr oce ss  has   fin i s h e d .  The  o n l i ne   i de nti f ica t i o n  is  w he re  t he  c om p u ta t i o n   of  t h e   a dap t ive   para me t e r  mode l   oc c u rs  t o  t h e  on line  m e a s ur ing  proc es s  da t a .  In  o nli n e,   t he   s tab i lit y  criter i o n   must be   formu l ate d  be f ore  onl ine  pr oce s s  be gi ns o t h erw i se  t h e  s ystem   w i l l   not be  co n v er ged.    Th is  a r t ic le   i s  exc l us i v el y  foc u se d  on  t h e  o ffline   es t i m a ti o n   o f  dc  s epa r a t e l y  e x c i te d  mo t o r.  T ho ug h  80%  of  i ndus tries  use  three  phase  i ndu c ti on  m otor s ,   s t ill  DC  m o tors  p l a ys  a n  imp o r t a n t   ro le   i n  i ndus trial   con t ro l  sy stem   due   t o  e a s y   c on tro l .   D a ta  p ro vide d  b y   m a nufac tur e r   m ay   n ot   b e   ad e q u a t e   a nd   acc u r at e,  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st, Vol. 10,  N o.  1, Mar c h 2 0 1 9   :     83  –   92  84 espec i al ly  f or  c he aper   D C  m o t o rs  w he re  t h e   t oler a n ce   l e v el  i n   e l e ct ri c a l  a n d  me ch an i c al   p ara m e t e r s  may   b e   very  h i gh.  I n  thi s   case   t h e  p a r a m e ters  a re   i de n tifie d  b y   v ario u s  t echn i qu es.  Th e   sl op e,  f req u en cy   r e s p onse  ana l ys is  w i t h   e nerg y  mode l  w a s  us ed for  i de nt ifi c a t io n  o f   p ara m et e r s  [ 1 ]-[ 4 ].  L ea st   s qu a r e  an d   re c u rs iv e  l e ast  sq ua re  m e t hods  w e r e  u s e d   f or  i d e nt i f i c a t io n  of   p ara m e t e r s   i n   [ 5 ], [6].   T he   i n v e r se  t heory   w a s  a l s o   a p p l i ed  f or   est i ma t i o n   o f   pa ram e ter s   [ 7].   Mom e n t   m et ho d  w a s   use d   f or   i de n t i ficat i o n   o f   p ar am et ers  i n   [ 8].   P a ra me ters  e s t i m a t i o n  a n d   c o n t r o l   v a r i a b l e  o f   d c  m o t o r  w e r e   d e t e r m i n e d  b y   neur a l   n e t w o rk  [ 9].   A l gebra i c   ide n ti fi ca t i o n   t e c hni qu e  wa s  u s ed   f o r   p arame t er  e st i m a t io n  of   d c   mo tor  i n   [ 10 ] ,  [ 1 1 ] .  DC   m oto r   p aramet er  i d e n t ifi c ati on  appr oa ches  b as e d   o n  t h e  Ta yl or  s erie s  e xpa n s ion  of  t he  m o t or  s p ee d  r e s p o n se  w as  p rese n t e d   i n  [1 2].   Inte gral   ti m e   s quar e  err o r  (IT S E )  and  Integral   tim e  abs o l u te  e rror  (I TAE )  we re  u sed  f o r  parameter  estima t i o n  and  des i gn  o f   control  var i a b les  in   [ 13]-[15].  I n   t his   articl e ,  e f fo rt   h as  b e e n  ma d e   t o   f i nd   t h e   s ev e n   unk no wn   parameters  o f  separ a tely  e xcited   d c  mo t o r  nam e d   as :   arm a ture   r e sista n ce,   a rm at ure  i n duc ta nc e ,   f ie ld  resista n ce ,  fie l d  i n duc ta nc e  fic t it ious   m ut u a l  rea c t anc e ,   a nd  M om en t   of  I ner tia  a nd  V i sc ous  f r i c t io n   coe f fic i e n t.  T h e   e xperim e nta l   d a t a  o n t o  a r m a ture  c ur rent   a nd  s p eed  respon ses  w i th  r espect  t o  ti m e   a r e   col l ec te d  t h rou gh  data  a c quis i t i o n   b oard  f r o m   separ a tely  e xci t e d  m o t o r  w h ic h  ru ns  f or  f ul l  r a te d  v o lta ge   w i t h   loa d  t orq u e   of  50 N - m   using  c u rre nt   s ens o r a nd v o lta ge  s e n sor r espect i v e l y.    The   dc  m o t or  m ode l   i n c l u d i n g  t h e  effec t   o f  fl ux  dy nam i cs   i s  b u i lt  in  M A TLA B   e n vir onme n t   w i t h   rand om ly  c h o s e n  in it ia l  para me t e rs.  The  e r ror  be t w een  r e s po nse   fro m  ex p e ri me n t al   d at a   a n d   t h at   o f   ad a p ti v e   para me ters  o f  adap t i ve   m o d e l   i s  use d   t o   f o r m ul a t e   the   cos t   f u n c t i on .  Th e  c o st   f un cti o n   i s   b a s ed   o n  diff ere n t  in t e gral  c r iter i on   i s   w e l l   d e f ine d   i n  c ontro l  e n g i nee r i n g   [1 6].   T he  S im pso n ' s  o n e- thir d  ru le   i s  use d   f or   in t e grat io n  of  o b j ec t i ve  f u n c t ion.   T he  m i n i m isat io n  o f   t h e   c ost   f u n c t i o n  i n   o rder  t o  a d apt  t h e  r e spo n s e   fr om  ada p t i ve  m o d e l   t o  t h e   e x peri m e ntal  r es po n s e  can  b e  re a lise d   t hr o u gh  re c e nt  p ub l i s h e d   W ha le  o p tim i s a t i o n   a l go rith m  [1 7].   Th e  me c h an i cal   a nd   e l e c t ri cal   p a r amet e r s  o f   d c   m o tor   are   iden t i fie d   by  Co n s tra i n t   O p t i m i z a t i o n  T e c h n i q u e  u s i n g   M A T L A B   c o d e  a n d  M A T L A B   P a r a m e t e r   I den t ifica t i o n   T o o l bo x  [18] .  A n   over v iew   of   d i f fere n t   o pt imiz a t i o n  a l gori t hm s  tha t   i s   use d   t o  a c h ieve   o p t i m al  d es ig n  o f   a n  e l ec t r i c al   m a c hi ne   i s  m e n t i o n e d   i n   [ 1 9 ] .   P S O  i s   u s e d  f o r  p a r a m e t e r  e s t i m a t i o n   o f  a   N onl in e a r  Au t o - R eg re ssi v e  wit h   E xogen o u s   (N A R X )   m odel  for  dc   m ot or  [ 2 0 ].   G rey  Wo l f   O p tim i z a t i o n  [ 21]  a n d   B io   –   I nsp i red  O p timiz a t ion  A l g o ri thm   [2 2]  i s  used  f o r   p a r am eter   e stima t i o n  o f   P M D C   core l e s s   m icr o -m o t o r .  T h e  d c   m o t o r   p a r a m e t e r   i s  e v a l u a t e d   a c c u rat e l y   by  th e   re ce ntl y   p u b li sh ed  F lo we r  Po ll i n a t io n  Alg o r i t hm  ( FP A )   [ 23]  a nd   N el der   –   Me a d   O p t i m i sa tio n  [24].   I n   t h i s  a r t i c l e ,   t he  d yna mic   m ode l  of  D C  mo tor  i s   m od ifie d   to  i ncl u de  t he   f i e ld  f lu x  d y na mics  w hic h   ot herwise  a f fe cts  the   ac cura c y   o f  e s t i m a t i o n   b eca use   t h e   fl u x   d y n a m ics   affec t   t he   t ran s ie nt  r es po nse   of  t he   motor.  S ec ond l y , t he e xper i m e nta l  da t a   is d i v i d e d  in t o thre e   i n t e rv al s:  ri s e   ti me, s et t l i n g   ti me  a n d   st ead y s t at e,   w h ic h  form   t h e   t hre e   i ne qua l i t y   c o n s t rain ts   a nd  a   f i xe d  pe n a l t y   i s  a d ded   to  t he   c os t  f unc ti on   f or  v i o la tin g  the s e  co ns tra i n t s.  H e r e  two  meth o d s  are   use d :   1 st  m e t h o d   i s  w i t h   w h o l e   d a t a  a n d  2 nd  m e t h o d  i s   w i t h  t h e  d a t a   di vide d   int o   t h r ee   i nte r va ls.  A   com p aris on   o f  t h e  tw o  m e t h o d s  s how s  th a t   t he   2 nd   m e t ho d  gi v e s  b e tt e r   r e s u l t  tha n  t he  1 st .      2.   MODEL   O F   S EPARATELY EX CITE D  DC MACHIN E  The   m o del  o f   s e p ara t e l y   ex cite d  dc  m o t or   i s  de ve lo pe d  b y   i nc orp ora tin g  the   i n it i a l  d y n am ic   beha v i o u r  o f  t h e   f i e ld  c ur ren t  w hi c h   e x h i b i t   t he  f l ux  d yna m i cs.   T ho ug h  t h e   fl u x   i s  co ns ta n t   u n d er   s tea dy sta t e   c o ndi ti o n ,   b ut   d yn a m i c s  of  f lu x  exi s t   i n it i a ll y  du e   t o   f i e l d   i n du ct a n ce  wh i c h   aff e c t s  t h e  resp on s e s  of  s p e ed  and   arm a ture   c ur rent.  F o r   a c c ura t e  e s tim at i on  o f   m o t or  p ara m e t e rs,  t h e   ef f ect   o f  dyn ami c s  of   f lux   mu st   b e  inc l ude d   w h i l e   m ode l lin g  the   dc  m a c h i ne.  T h e  m o d i f i e d   m ode l   w h i ch   i nc l u de s  t h e   ef fec t   o f  dy nam i cs   o f   f l ux   as show n  in  F igure   1.       1 aa Ls R af L af L f f f V Ls R 1 J sB f f f V Ls R L T     F i gure  1.  D yna m i c   m odel of s epa r ate l y e x c i t e d dc  m oto r  i n c lu d i n g  fiel d f l ux  d y n am i c s  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   El e c  &  D ri S yst     I S S N :   2088- 86 94     Pa ra m e t e r est i ma ti on  of  DC mo to r th roug h   wh al e op ti mi zat i o n   a l go ri th m (Bya ma k e s h   Na ya k )   85 The   de ve l ope d   m odi f i e d  m od els ba se d on t h e  equa ti on s a r e  repre s ented  as  fol l o ws:   The  bac k   e m f  ind uce d  c an be   w r itte n  as:    E   ℜ i ω      wher e  Φ   i s  t h e   fl ux  per  pole   an d  can  b e  repr esente d  as:     Φ  ℜ      w h er e  N  is  t he   num ber   of  t urns  i n  the  fiel d  w i n d i n g  and  ℜ   i s  the  re l u c t a n c e   of  m agne tic  m ateria l .   P ,  Z  and  A  are   po le,   t o ta l numbe r  of  a rm ature  c o n d u ct o r s  and nu m b er   o f  par al le l  pa th s  of  a rm at ure   w i n d i n g   re spec ti ve ly.   The  fic t i t i o us m utua l i n d u c t a n ce  is de n o te d   as      L    ℜ     t h e   dyn ami c  b eh a v io u r  o f   ex cit a ti o n   c u rre n t   i  can be   w r itte n  in  t he  for m  of:     L   R i V                                          ( 1)    the freque n cy  dom ain f o rm  o f   (1)  i s   a s:    i S                                                                     ( 2 )    the d y n a m ic  e q u at i o n s  go v er ne d by  the   ar mature  can  b e e x p r essed   i n the form as:      R i L   L  i ω V                                                                   ( 3 )     L  i i T J   B ω                                                                  ( 4 )    wher e  L  i i  i s t h e torq u e  d ev e l op e d  i n   t h e ma chi n e .   The  fre q u e nc y  do m a i n   f orm   o f   3  a nd 4 c a n  b e  r epre se nted a s:     R L S i S L        ω S VS                          ( 5 )    L        i S T S J S B ω S                               ( 6 )    wher e  i a ,  ω m ,  T   a nd  V   a r e  t h e   ar ma t u r e   c urre n t   ( am pere ),  m e c ha n i c a l  s p eed  (ra d / s ec )  ,  l o ad   t o r qu e  a n d  arm a ture  vol ta ge  ( V o lt) r espec t i v e l y.   The   b l oc k  dia g ram of D C m o to r   us i ng 4 a n d 5  i s   r epre sente d   a s s how n i n   F igure  1.  The   se ve n  u n k now n  para me t e rs  R a ,  L a ,   L  ,  J ,   B ,  L   a nd  R   a re  a r m ature  resistance(Ω ) ,   a rmature  in duc ta nce ( H ) ,  fic t i t i o us  m u t ual   in duc t a nce,   m om ent  of  i ne rtia  (kg-m 2 ),   v isc o us  f r i c tio n  (V ol t-sec / r a d . ),  f iel d   in duc ta nce   an d  fie l d  re s i sta n c e   r es pec t i v e l y.   T he   b loc k   d ia gra m   o f  d c   m otor   w i t h   t he se  s e v e n   unk n o w n   para me ters  i s   repr esen ted   as  a dap t i v e   m o de l.  I n  th is   a r tic le ,  e f f o r t s  a r e  m a d e   t o  d e t e r m i n e  t h e  a b o v e  s e v e n   para me ters  t hr o u g h   a n op t i m i sat i o n  a lgor it h m .      3.   EXPE RIMENTAL DATA C O LLECTI ON   S i nce  the  e s t i ma t i o n   o f  par a m e ters  i s  ba se d  o n   t he  e xperi m e ntal   r esp ons es  f rom   spee d  and   a r ma ture   curr ent i n  th i s ar ti c l e , the  a cc ur acy  o f e s tim ati o n of  p ara m e t e rs m ain l y de pen d s o n  the  e xpe r i me n t a l  re s po nses   t o   s p e e d  a n d  a r m a t u r e   c u r r e n t .   T h i s  d e m a n d s  t h e  a c c u r a t e  c o l l e c t i on  of  s pee d   a n d   arm a ture   c urre nt  d a t a .   T h e   separ a te ly  e xci t ed  m o t or   r uns  f or  t he   r ate d   a rm ature  vol ta ge  u n der   n o   l oad  c o n d i t i on  and  50  N - m   l o ad e d   c o n d i t i o n s .  T h e  o p t i c a l   e n c o d e r  w a s  u s e d   t o  m e a s u r e  t h e  s p e e d  r esp o n s e.   A rm ature  c u rre nt   r esp o n se   w as  mea s u r ed   b y  Ag il e n t1 146 A  Hal l -ef f ect   p ro b e .  Da t a   ont o  sp ee d  re s p ons es  a nd   c urr e nt  r es po nse s   w e r e  col l ec te d  t h ro u gh  t h e data  a c q uisi t i o n  boar d  of  LA BV IEW deve l o p er .  A  h i g h  p a ss  fi l t er  w as  u sed to  f i l t e r   o u t   the   n o ise  c onte n t   o f   t h e   d a t a   a n d   se nd   t o  c o m put e r .  T h e  c onve rs i o n   ra t i o   w a s   a do pt ed   f or  s p e ed  a nd   a rmat u r e  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st, Vol. 10,  N o.  1, Mar c h 2 0 1 9   :     83  –   92  86 curr ent  da ta  t o   m a tc h  w i t h   t he   e xa c t   v a l ue s  m e a s ured  b y   t h e   am m e t e r   a nd  tac h oge ne ra t o r   o n   s tead y  s t at e   con d i t i on.   A   l oo k  up  ta ble   for   bo t h   a rm ature   c u rre nt  a nd   s pee d   w a s  de vel o pe d  in  M A TLA B  s i m u lin k   env i ro nm en t. The loo k u p  ta b le  wi ll ac t as   r efe r enc e  mo d e l .   The  re f er ence   m ode l  ( l o o k   u p  tab le)   a n d   a d apt i v e   mode l   (b loc k   d i a gram  o f dc m otor)   is p lac e d   in  one  s im uli n k f i l e.  The  sev e n  un k now n pa ram e ter s  ar e  a dapte d   th oug h  an  o p t i m isat io n  a l g o ri thm s   b y  c r ea t i ng  a   c o st  f u n c t i on.   The   va lu es  a re   a dopte d   t h o u gh  t h e  i t e r a tion   proce s s  of  o p t i m i s a tio n  a l g o r ithm   i n   s uc h  a  w a y  tha t   t he   r esp o n se   from  ada p t i ve  m o d e l   w ill  te n d   t o  m a tch   wi t h   t h e   c o r re sp ondi ng   r e s po n s e   t o   r ef ere n ce   m od el   t h e   m o d e l   i s   r e p eated l y   c a l led   thr o u g h   a   M A TLA B  com m a nd 's im'.      4.   CONVE N T IONAL METHOD  The   un kn ow n  par a m e ter s   c an  b e  ide n t i f i e d   t hr ou gh  m a t h em atica l   f or mula t i o n   u sin g   e xper i m e nt a l   data  o f  ar ma t u re   c urre nt,  spe e d  an d  fiel d  c u rre nt   w it h  tw o  diff er e n t  loa d   c on d i t i on s.   O nly  t h r ee  da ta   p oi n t s  o f   ea ch  r espo nse, two  c o n sec u ti v e   d a t a at  s tart i n g  t i me   f or  d e t e r m i n a t i o n   of   e le c t ri cal ,  f i el d   a n d   me ch an i c a l  t i m e  con s ta n t   w ith  t he  s tea d y  sta t e   da t a   p o i n t s  fo r  tw o  differ en t   l o a d s  a r e  re quired.   T he  s t a rt ing  s l o p e  o f   a rma t ure   curr ent,  f iel d   c urre n t   a nd  spe e d  r e sp onse s   a re  t e r m e d  as  e l e ctr ica l   f i e l d   a nd  m e c h a n ica l   tim e  co nsta n t s  and  d e not e d   a s   ,  a nd    r e spec ti ve ly.  The   ste a d y   s tate  c urre nt  a n d   s p e ed  d a t a  w i th  t w o   d i f f ere n t  l o ads  ar e   d e not e d   a s    ,       ,       ,      an d      respec t i ve l y .   The      is  t he  s te ad y  s t ate  f i e l d  c u rr ent  a n d       a n d           are   the  two  d i ffe r ent  l o ad  t orque s.   T he  e rror l e s s  of  p ar am eter  est i m a t i on  d e p e nd s  on   t he   p re c i sen e s s   o f  d a t a   in form ation  a n d  sa mpl i ng  ti me .  H o w e ver ,   t he   a cc ura c y  o f   p a r am et er   e st ima tio n  i s   a ls o   affec t e d   b e c a u se  o f   arm a ture   r e a c t i on,  n o   i n form ati on  of  b rus h   c on t a c t   d ro p,   e f f ec t   o f   l e ak ag e  fl ux   a nd   n onl in e a r   e ff e c t   of   B -H  curve .   T he m athe ma t i ca l for m ula t io n for   esti ma t i o n   o f pa ram e ter   i s   a s  f o l lo w s .                                ⎭ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎬ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎫                                                          ( 7 )       5.   COST FUNCT ION   Tw o  m e th od s  are   use d   t o  de fi ne  t he  c ost  func t i o n .   In  1 st   m e tho d   t he   w ho l e   d ata  is  p r o cesse d  b y   defi ni n g   o ne  c ost  f unc ti on  w h e r ea s  in  2 nd   m etho ds  t he   d ata  is  d i v ide d   i nt o  t h ree   i n t e r v al s.  T he   1 st   int e rv a l   i s  up  to  r ise  t i me ,  the  2 nd   o ne  i s  t h e   o s c i l l a t in g  r e gi on  a nd  thir d  o n e  i s   t he   s te a dy  s t a t e  re gi on .  Th e   ti me  l imi t   o f   three   c o st  f un cti o ns  u se d  in   2 n d   m eth od  is  d iffere n t ,   a nd  the  o vera l l   c ost  f unc t i on   i s  sum  of  t he   t hre e   in de pen d e n t   c o s t   f u n c tio n.   T he   t hre e   i ne qua l ity   c o n s t ra i n ts   a re   d e f in ed  c o n s i d erin g   ea ch   i nd ep e n d e nt  fu nc ti o n .  The vio l a t i o n of  i n d e p en de nt c o s t  fu nct i on i s  pena l i s ed  b y fi xed  pe nal t y va lue .     5.1.   1 st   m etho d  To  m a t c h   t he   a da p tive  re sp ons e  w i t h   t he   c orre spo n d i n g  e x perim e n ta l  r e sp on se   t he   o p tim isa tio n  alg o ri t h m  i s   u se d  w h ich  m i ni m i ses  t h e  co st   f unc t i on.  I n  th i s   p r obl e m  the  integral   o f  time  squared  er ror  b e t w e e n   ex pe ri me n t al  d at a   an d  ad apt i v e   d a t a   i s  con s id e r e d   a s  t h e   c o s t   f unc tio n.   M a t h e ma t i ca lly  i t  c a n  be   w r itte n a s :      ITS E  =       ∗ .                ( 8 )    S i m p son  1/3  rule  i s  use d   h e r e  t o   d e v e l o p   M A TLA B  pro g ra m  for  int eg ra t i on.   T he  X   r epr e sents  the   seve n  u nkn ow n  varia b le s  of  d c   m o tor .   T he   d a t a   is  c ol le c t e d   f or   2  s e c o n d s.   T he   w h o le  d a t a  is  u s e d  for   ada p t i o n  i n 1s t m e tho d .  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   El e c  &  D ri S yst     I S S N :   2088- 86 94     Pa ra m e t e r est i ma ti on  of  DC mo to r th roug h   wh al e op ti mi zat i o n   a l go ri th m (Bya ma k e s h   Na ya k )   87 5.2.   2n d   meth o d   I n   o r d er  t o  im prove   t he   p e r form anc e s  (m ini m i s at ion   of  e rror) ,  t he  d ata   of  s pe e d   r espo nse   ar e  ana l yse d  an d  d i v i d ed  i nt o thr ee  intervals. The p e n al ty  i s  ad d e d  for v io la t i on  of c ons t r ai n t s.  The  t hree  in t erva l s   beha ve  a s  thre e   inde pe nde n t   f u n c t i o ns.   The   c o s t  fu n ct i o n  is  w ri tt en  as :                                         ( 9)    The  ine q ua lit y  con s t r ai n t s  are :       1  0 2  0 3  0                                                                              ( 10)    F o r  vio l a t io n  of  ( 1 1 )  in  a n y   iter a tio n  o f   o pt imisa t io n  a l gor it h m ,  t h e   p e n a l t y  i s   i m p o s e d  i n   c o s t   fu nc ti o n  a nd   i t   is  s h o w n  as:            ∗ 1  2 3                 ( 11)                          The   pe na l t y  v a l u e ,   a ,  b,  c   m ust   be  c are f ul ly  c h o se n  so   t ha t   the   o pt im isat ion  w i l l   b e   co nve r g ed   tow a rds  zer o. The  t hre e  func t i o n s  are   re prese n te d base d   o n   the  t h r ee  i n t e r v al o f spee d re sponse   as :     ∗ .            .  ∗ .             .  ∗ .            ⎭ ⎪ ⎬ ⎪ ⎫          ( 12)      6.   WHA LE OP TIM I Z A TION  A L GORI T H M   ( WOA)  The   hum p b ac k   w h a l e  is  k n o w n   f or  t he ir  s pec i al  h un t i n g   m et ho d.  T he y  sear ch  t h e   p re y.   O nc e  sea r ch   of  p re y  is  o ve r,   e ncirc lin g  a n d   a ttac k in g  t h e  pre y   w as  c ar ried  o u t .  Th e  m a them at ica l   m o d el   o f  sea r chi ng,  enc i r c lin g  a n d  a t tac k ing   is   e x p ressed   a s   f o l l o w s :   S e a r chi n g  for  prey   i s   t h e   e x p l or at ion   p h ase   w h ic h  is   car ried   ou t b y  w ha l e s ra nd oml y  a ccor d in g  t o   t he p os it ion s  of e ach  o t h e r . Th e   mat h emat i cal  mo d e l i s  as f o ll o w s:     ⃗  ⃗ .  ⃗  ⃗                      ( 13)    The  p o si t i o n   i s  upda te d  by     ⃗  1   ⃗  ⃗ . ⃗                                             ( 14)    If     r a ndom  val ues  '   A ' gre a ter  tha n  1  o r le ss  t ha n  −1 ar e   t o  forc e se arc h  age nt   t o m ove far   a w a y fr om  a   reference whale.   The   be ha v i our  of  enc i rc l i ng  c a n  be  r epre sent ed by  t h e f o ll o w in g  equa tio ns :     ⃗  ⃗ . ∗ ⃗  ⃗                                                   ( 15)    aft e r the   b e st s ea rch  age n t   i s   d efi n ed,   the  o t he r se arc h  age nt s   w ill  hence   t r y to  u pda te t h e ir  pos i t i o n s  to w ards  the be st   s ear ch a gen t .    ⃗  1  ∗ ⃗  ⃗ . ⃗                      ( 16)    wher e'  t'   in d i c a te s  t h e  c u rre n t   i tera tio n,   ⃗   a n d     ⃗   ar e  coe f fic i en t  vec t or s,   ∗ ⃗ is   t he  p os i t i o n  v ector  o f  t h e  be st   sol u ti on   o bt ai ne d   so   f a r ,    ⃗   i s  the  pos it ion  ve ctor,   |   |   i s   t he   a bs ol u t e   val u e,   a nd  ' ꞏ '  is  an  e l e me nt- by-e l e m ent   mu l tip l i cati o n .   Th e v ect o r s  ⃗   a nd    ⃗   a r e fo rmu l at ed  as   f o ll o w s:       ⃗ 2 ⃗. ⃗ ⃗                                   ( 17)     ⃗ 2 . ⃗                                                  ( 18)  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st, Vol. 10,  N o.  1, Mar c h 2 0 1 9   :     83  –   92  88 wher e  ⃗  i s   l i n e a r l y  d e c r e a s e d  f r o m   2   t o  0  o v e r   t h e   c o u r s e  o f   i t e r a t i o n s  (in  bo t h   e xp l o rat i on  an d  exp l oi ta tio n   pha ses)  a nd    ⃗  is a  ra ndom  v ect or  i n  (0, 1 ).  There   a r e  tw o  a t t a c k i ng  a ppr oache s   ( e x p l o i tat i o n  phas e s) .  O n e  i s  S h rink in g  e n c i rcl i ng  m e c h ani s m  for  ‘ a ’ ly in g   b etwee n   0   t o   1   in  2 D  s p a ce.   I n  th is  c ase  t h e   15  an d  16  are   u s e d .  T h e  s e c o n d  i s   S p i r a l   u p d a t i n g   pos it io n base d on va lue   of  r a ndom  no  ' p' .  T h e   m a them atica l   m ode l is as  fo l l ow s :     ⃗  1   ∗ ⃗  ⃗ . ⃗        0.5  ⃗ .  cos 2  ∗ ⃗      0 .5                      ( 19)    wher e  ⃗  ∗ ⃗  ⃗   an d   in di ca t e s t h e di st a n c e   o f  th e   i  th  w hale  t o  t h e   pre y  (be st   s o l ut i o n ob ta ine d  so  f a r),  b  is a  c onsta nt  f or  d efi n in g the s h a p e o f  t he  l o g a r i t hm ic sp i ra l ,   l  i s   a  r andom  num ber  in   ( −1 , 1 ).   The   WO A   s t a r ts  w i t h   a  set   of   r and o m   un kn ow n   para me ters  o f  dc   m a chi n e.   T h e   p o s i t i on  of  e ac h   wh a l e   mu st   h av e  se v e n  d c   m ac h i n e   p a r amet ers  whi c h   are  up d a t e d   t o  find   o u t   t he  b e s t  s o lu ti o n   t ha t  is  t he   ada p t i ve   r e s p onse   w i l l   m a t c h   w it h  the   co rr espon d i n g   e xpe r i me nt a l   dat a   r e s pon se .  Th e   paramet e r  ‘a’   i s   d e cre a s e d   f r om  2   t o   0   to   p ro vi d e   e xp lo ra ti on   a nd   e xp l o it a t i o n   w i t h   i nc r ease   of  iter a tion.   F or  upda t i n g  th e   pos it io n o f  sear ch agen t , the tw o  proce d u res are   adop te d.  F or |   ⃗  |  > 1  t he r and o m   s o l u tio n is  s e l ec te d  ( 14)   b u t   for   |     ⃗   |   <  1  t h e   best  s ol u tio n  i s   s e l ecte d   ( 16)   b ased  o n  co st  f u n c t i o n   a s  i n   E qu a t io n   (8/ 9 ).  D ep e n din g   o n  t h e  val u e  of  p,  t h e  s e a r c h   a g e n t   i s  a b l e   t o  s w i t c h   b e t w e e n   e i t h e r  a  s p i r a l   o r   a  c i rcular   m ove me n t   a s  in   ( 19) .  F i nal l y ,  t h e   W O A   a l gor ithm   i s  term i nate d  b y  the  s e l ect i on  of  a   t e rm i n a t i o n c r iteri on or  fi x ed  ite rat i on.       7.   PERFO R M ANCE EVALUAT ION S T A T ISTICS  Th e  p r e c i sen e ss   o f   esti mati on  of   p a r amet e r   c an   b e  j u dg ed   b y   t h e   s ta tis t i c s   b e t w e e n   t he  e x p er i m en ta l   data  a n d  a da p t i v e da t a  va l ue s  and  ex pre s se d   as:     standard de v ia tion error(SDE)  ∑  .                 ( 20)        Mean Er r or (ME) ∑ .                                    ( 21)            wher e   i s   t h e  nu mb e r  o f   d a t a  p oin t .      8.   RESULT S   A N D   DISCU SSIO N   The   para me ter s   o f  se para te l y   e xc i t ed  d c   motor  can  b e   deter m in ed   b y  pe rform in g  the  var i ou s  expe r i me n t s   in   l ab orat ory  a n d  mig h t   a l s o  b e   g i v e n   i n  m a c h ine   s p ec i f i c a t i o n  da ta   s hee t .   Bu t,  h ow e v er,   it  is  di ffic ul t  to  a s c e r tai n   t he  e x a ct  v a l ue   o f  pa ram e ter s   b ec ause  o f   i nac c u rac y   o f  m easur ing  instr u m e nts.   There f ore ,   t he  a d a p tive   m e t h o d  is t h e  best s o l u t io n for   dete rmi na ti on o f  u n k n o w n  pa r am eter s  of  t he  sys te m.  The   da t a   o f s p eed re s po nse   a nd c u rr ent  r e sp onse   c o rre spo n d i n g  t o tim e are   c o llec t ed fro m   sepa ratel y   exc ite d  dc  m o t or  a t   r a te d  v o ltage   a nd  w i th  l oa d   torq ue   o f  5 0   N - m  b y   u si ng   t he   s pee d   e nc o d e r   a n d   c urren t   sens or  f or  2   s ec on d s .   Tw o  l ook  u p   t a b les   are   forme d   b a s e d   o n  th e  sp e e d   a n d   cu rre n t   re spon se   d at a   in   MA TLA B  sim u l i nk  e n v i r o n m e n t .   T he  b lo c k   d ia gra m   o f  D C   m ot or  i s  s how n  i n   F i g u r e   2  is  a lso  pl ace d  in   sam e   M A TLA B  sim u lin k  fil e .  The   b l oc k  dia g r a m   o f   d c   m o tor  w i l l   a c t   a s  ad apt i v e  mo d e l   b e cause   o f  un k now n  para me ters  t hat  a r e  up date d  at  e a c h  i t era tio n.   T he  r e s p o n se s   of  l oo k up  t a b l e  m ode l  w ill  a c t  as   refere nce   m o d e l.   T he   c urr e n t   r esp onse s   o f  re fere nce   a n d  ada p ti v e  m ode ls  a re  s t o re d  i n   t he  w or ksp a c e   ' arm _ current' ,  whereas  the  s p eed  res p onses  are  store d   i n  ' sp eed ' .  The  m odel  sh o u ld  b e   s t ored   b y  c e rtai n   nam e .   By  c a l l i ng  t h is  n am e  thro ug h  ' sim'   c om ma n d   t he  r esp onse s   a r e   p a s se d  to  t he  c o s t   fun c t i on.  T h e   c os t  fu nc ti o n  a nd   W O A   func t i o n   a r e   buil t  in m -file  of  the   Ma t l a b  env i r on ment .  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   El e c  &  D ri S yst     I S S N :   2088- 86 94     Pa ra m e t e r est i ma ti on  of  DC mo to r th roug h   wh al e op ti mi zat i o n   a l go ri th m (Bya ma k e s h   Na ya k )   89     F i gure  2.  R e f er ence  and  ad a p t i ve  m ode l      Th e   op t i m i s e d  a d a pt i v e   va lu es are  f o und  o ut b y   c o nsid e r ing   t h e   tw o ob jec t i v e  func t i o n s.        F 1  a nd F 2 =  = t e t dt and t e t dt                               ( 22)    F F ∗F                                            ( 23)    wher e,  | e t |  a n d   | e t |   i s  the   differe n ce   o f  refere n c e  spee d  an d  ada p ti ve   s pee d   a nd  re ference  armature  curr ent a n d ad a p ti ve  c urr e nt r espec t i v e l y.  T h e   t im e  i n c r em ent ( h) is c hose n  to 0. 00 5.  I n   o r d e r   t o   g e t   the   be t t e r   r esu l t,  t he  c urre nt  a nd  spe e d   r es p o n se   o f   e x perim e nta l   d a t a  are   di v i de d  int o   t h r e e   i n t e r v a l s .  T h e  c o s t   f u n c t i o n  f o r  c u r r e n t  r e s p o n s e s  w i t h  c o n s t ra in ts  f or   t hr ee  inter v als  i s   s how n  in   ( 11 ) .   S i m i la rl y,  t he  s pe e d   r e s po nse   cost  f unc ti on  sho u l d  be  d e f i n e d .  Th e  ov e r al l   co st   f un ct ion   i s   f o r mu l a t e d   a s   i n  (19).   The   pe n a l t y  v a lue   a d o p t e d  her e   i s  100 0.   T he   t o t a l   n um b e rs   o f  Wha l es   a re  1 0   an d  t h e   n u m b er  o f  i t erat ion s   c o n s i d e r ed   h e r e  i s   1 00 .   The   be st  v a l ue s  of  R a ,  L a ,  L af ,  R f ,  L f ,  J  and  B  ob t a ine d   b y  1 st   m et hod  implem ented  thr o ugh  WOA  are  0.0 05622915,  0 .4809508 ,   1. 239847  0 . 42 826 78 ,  0 . 005 6 229 15 ,1 0 . 0 952 4  a n d   19 4.5 9 9 4 ,  w h e r e a s  i n   2 nd   m et h o d   t h e  v a lu es  a re  0 .0 08 2 429 03 ,  0 . 49 076 78 ,  1 . 2 199 ,  0 . 40 752 4 5,  0 .0 36 90 0 02,   14.1 3 5 7 9   a n d   27 9.13 8 8   i n   give n  order.   T he  e st im ate d   v a l ue s  a r e  tab u l at ed  i n  Tab l e  1  a n d  where,  | e t |  a nd  | e t |  is the d i ffe r en ce  of re fer e nce   spee d a n d ada p ti ve spee d  an d  re ference armat u r e   c urrent  and  ada p t i ve  c urr e nt re s pec t i v e l y.  T he tim e inc r e m ent ( h ) is c ho se n  t o 0. 00 5.  I n   o r d e r   t o   g e t   the   be t t e r   r esu l t,  t he  c urre nt  a nd  spe e d   r es p o n se   o f   e x perim e nta l   d a t a  are   di v i de d  int o   t h r e e   i n t e r v a l s .  T h e  c o s t   f u n c t i o n  f o r  c u r r e n t  r e s p o n s e s  w i t h  c o n s t ra in ts  f or   t hr ee  inter v als  i s   s how n  in   ( 11 ) .   S i m i la rl y,  t he  s pe e d   r e s po nse   cost  f unc ti on  sho u l d  be  d e f i n e d .  Th e  ov e r al l   co st   f un ct ion   i s   f o r mu l a t e d   a s   i n  (19).   The   pe n a l t y  v a lue   a d o p t e d  her e   i s  100 0.   T he   t o t a l   n um b e rs   o f  Wha l es   a re  1 0   an d  t h e   n u m b er  o f  it e r a t i o ns  c on side red  her e   i s  1 00.   T h e  b e st  v al ues  of  R a ,  L a ,  L af ,  R f ,  L f ,  J  and  B  ob ta in ed  b y   1 st   me tho d im p l em ente d  t h rou gh  WO A   are   0.00 56 2 2 9 1 5 ,  0. 480 95 0 8 ,   1.23 9 8 4 7   0 . 42 826 78 ,  0.00 5 6 2 2 9 1 5 ,1 0.09 5 24 a nd 1 94. 59 94,  w he rea s  in 2 nd   m e t ho d   t h e   v a l u e s   a re  0 .0 0 824 2903 , 0 .4 90 767 8 , 1 .2 199 ,  0 . 4 075 245 , 0 .03 690 002 ,  14 .13 5 7 9   an d 27 9 . 1 388  i n  giv e n o r d e r.  T h e  estimat e d  v al u e s  are   t a bu l a t e d   in  Tabl e  1   and  per  u n i t   err o r  of  e a c h  es tima t e d   v a l ue   w it h   r e spect  t o  data   s hee t   v alue   a re   i nc or por ated     in Ta b le  1.                 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st, Vol. 10,  N o.  1, Mar c h 2 0 1 9   :     83  –   92  90 Ta ble   1.   Est i m a ti o n  of  D C  m otor  p ara m e t er by 1 st  a nd  2 nd  me t h od  E s ti m a tion  of   d c   m o tor  pa ram e t e rs   si m u lati on  run time : 2s econds                                              i n c r e m e nt   t i m e   (h)  :0. 005   DC   m o t o r  p ar ame t e r s   Ma ch in e   d a t a  s h e e t    1 st  m e t hod   2 nd  m e t hod  V a l u e   D i f f er en c e   i n   ma ch in e   d a t a   shee t  a nd  obse r ve d  va lu e   in   pu   Va l u e  D i f f er en ce  i n   ma ch i n e  d a t a   shee t  a n d   obse r ve d  va lu e   in pu   R a  (Ω)   0 .5  0 .4809 508       0. 0380 984  0.4907 678   0 .0184644   L a  (H)   0 .01   0 . 0056 229 15     0.4377 085  0.0082 429 03         0 .1757097   L af  (H)  1 .23   1 . 2398 47        - 0 . 00 800 569   1 . 2199       0. 0082113 8   R f   ( Ω)   240   1 94. 59 94   0 . 1891 69  279. 13 88   - 0. 16 307   L f  ( H)  1 2   1 0 .095 24         0 .1587   14.135 79          - 0.17 79   J (N- m )  0.4  0 . 4282 678     -0 .07 0 6   0.4075 245       - 0 .01 8 8   B (N- r a d / s )   0.02   0 .0056 229 15      0.7188   0 .0369 000 2          - 0.84 5   C onve r g e   v a l u e   -- - - -   1 3 . 3 9   6. 6082        The   best  o pt i m a l   c on ver g e   val u e   of  t he  c os t  func t i o n   f o u n d   by  W OA  are   1 3 . 39   i n   1st   me th od   a nd  6 . 6 082   i n  2 nd  me t h o d.   T o ge t   t h e   bes t  opt im al  c o nverge   val u e,   b o t h   the   m e th o ds  r u n   for numbe r o f   tim es.  The  sma l le r  numbe r  of  r uns  i s  requ ire d   t o  ge t  t h e   be st  o pt i m al  c o n v er ge  v al ue  i n  2 nd   m eth od  c o m p are d   t o  1 s t   me tho d .   The  run  time   for  eac h  run  is  d i ffe re nt.   The   a v era g e   r u n   time   i n   1 st   m e t h od i s   1 4 55  se c o n d ,  bu t   in  2 n d   me tho d  i t   is les s  a n d  f o u n d  t o be 7 2 0   s ec on d. The num ber   o f  i t e rat i ons  r e q ui r e d i s  l e ss i n  2 nd   w i t h   c o mp ari s on  to  1 st   m eth od.   T he  m ean  e rror  a nd  sta n da r d   d e v ia t i o n   e rr or  o f  spe e d  r e s p o n s e   a r e   - 1 .0 1 9 1   a n d   2 . 8 180  re sp ec ti v e ly   i n  1 st   m et ho d,  w her eas  i n  2 nd   m et hod   t h e   a bove   c o e f f i c i e nt s  are   f o u n d   t o   b e  -0 .4 71 1   and   1 . 0 7 96 .  Si mi l a rly ,   f o r   c u rren t   r e s ponse ,   t h e   m ea n   e rro r  a n d   st a n d a rd   d e via t i o n  e rror   value s   a r e   ( -29.40 94,  4 2.44 8 8 )  for   1 st   m e t h o d  a nd  (-1 2. 685 2,   13.4 9 26)  f or  2 nd  m e t h o d .  T h e  s t a t i s t i c a l  e r r o r   a n a l y s i s  w i t h  r e s p e c t  t o   t h e   d a t a  shee t  o f   m a c h i ne  c on firm s  t h e  2n d  m e t h od  gi ve s  be tter  pa ra me ter   e st i m at ion   co mp a r ed   t o  th e   1 s t   me th od .  Th e   cu rre n t  re sp on se  a nd   s pe e d   r espon se  o f  bot h  met h od s  a r e   co m pare d  w i t h   e xper i m e ntal   d ata   p o i n t s   a s   show n  i n   F igur es  3 ( a ,  b).   The   co n v e r ge nc e  c u rves  o f  c o st   f u n c t i o n   for   bo t h   m et ho ds  w i t h  d i ffe r ent   in de pen d e n t  ru ns ar e  r epre se nted i n F i g u res  4(a,  b).             F i gure   3  (a) .  A dap t i v e   c u r r en t   r e sponses t o t h e   expe r i me nt a l   d a ta  u sin g   W O A   algori t hm           F i gur e 3  (b).  Ada p tive  an d sp e e d r e spo n ses t o  the  e x p e r ime n ta l   da ta  u sin g   W O A   a l gor ith m  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   El e c  &  D ri S yst     I S S N :   2088- 86 94     Pa ra m e t e r est i ma ti on  of  DC mo to r th roug h   wh al e op ti mi zat i o n   a l go ri th m (Bya ma k e s h   Na ya k )   91     F i gure  4 (a ). Con v e rge  cur v e   of cos t f u nc t i o n   o f 1 st  me t ho d res p ec t i v e l y  usin g   W O A   a l go rit h m          F i g u r e   4   ( b).   Con v erge  c urve  o f c o st  f unc t i on  of  2 nd  m eth o d  r espec tive l y us in g WO A   a l gor i t hm       9.   CONCL U S ION  The   pa ram e ter s   o f  separ a te l y   e xc it e d   D C   m o tor  can  b e   determ ine d   by  perf orm i ng  the  r e q u ire d   numbe r of  e x p e rim e nts. The a cc u r ate es tim a t i o n  m a y be a ffec te d  d u e t o   e rror in  t he me a suri ng i n str u me nts or  b y   a pp roxi ma ti on   o f   ma th ema t i c al   a n a ly si s.  I n   a d d i ti on ,  so me   p a ram e ters  a r e   d if fic u lt  t o  m e asur e  as   f or   exa m ple  t h e  v i sc ous  f rict i o n .   T he  c on ven t i o na l   m e th o d   g ive n   i n  t h is  a rtic le  m ay  b e  the  2 nd   c ho ic e  of  ide n tif i c at i on  of  p ar am eters.  H ow e v er,   this  m etho d  a l s o   doe s  n o t  a c c u r a te ly  d e t er mine   t he   p ar am eter s   bec a u s e  of  w ron g   est i ma ti on   o f  tim e  c o nsta nt s,  p art i c u lar l y  t h e   a rm ature   tim e  c o nsta n t   w hic h   i s   a f fe ct ed  b y  cou p l i ng ef fec t  of fie l d  be ha v i our . The o p t i m i sa ti o n   a l gor ith m   c a n  be   u t i l i s ed t o  a d ap t t h e para me t e rs  t hr ou g h   a  c o st  f u n c t i o n   to  t rac k   t he  e xpe r i me nt a l   r espo nse  da ta   b y  runn i n g   th e   ma ch in e  at   r at ed  v a l u e .  Thi s   r e q ui re s  the   a ccur a t e   dyna mic   mode l.  T he   d y n am ic s  of  f lu x  be ha vio u r  is  t h e   m a j o r   r e s pon si ble   f o r  a ffe ct ing  t h e  elec tr ical  a nd  m e c h ani c a l   tim e   consta n t s.  T her e fore ,  thi s   a rtic l e   p ro po se s  t h e   dyn amic   m o d e l   of  s ep ara t el y  exc ite d  dc  m otor s  w h ic h  ta ke s  c a re   o f  the  d ynam i c s   o f  fl u x   b e h a vi o u r .  In   t h i s  a r t i c l e ,  t h e  Wh al e   op ti mi sati on  alg o ri t h m  is  u s e d   t o   m in imise   the  cos t   f u n ct i on  -  on e   for  co m p l ete  peri ods   o f  ex per i m e n t al  d a t a  a nd  o t h e r  by   ma kin g   t he   w h o l e   p er io d  of  e xpe r i me nt a l   d a t a  on to  d i f fere nt  i n t erva ls.   T h e  s t a tist i ca l   a n al ys i s   a n d   e s tim ated   parameters  c om pared  w ith  t he  d a t a  sheet  p a ram e ters  o f  different   i n t e r va l  segm en t  m e t h o d   s ho w   be t t er   r esu l t s   in com par i so n to  t he  w ho le  p e r io d of ex p e r i m e n t a l d a ta.             REFE RENCES   [1]     L .   L jiung, “Syst em   I den t if ication, ”  i n   T heo r y f o r  th e Us er  (Pren t i ce Hall, 2nd edition,  1999.   [2]     H .     U nbeh a uen ,   G .   P.     R ao ,   “A  r evi e w  of   i dentif icati on  i n   conti n uous-tim e  syst e m s,”  An nu al  R eviews   i n   Co n t r o l ,  22 ,   1 45– 17 1,  1998.   [ 3 ]     G .   F .  F r a n k l i n ,  J .   D .  P o w e l l ,   M .   L .   W o r k m a n ,   “ D i g i t a l  C o n t rol  o f   D yn amic  S yst e m s ”  Ad d i s onW e s l e y,   2 n d     e d it io n , 1 99 0.   [4]     J .  C.  B a s il io,  M.  V .  M o re i r a,  “ S t ate-s p ace  par a m e ter  i d en t ific a t io n  in   a   s e c on d  c o n t ro l   la bo ra to ry ,”  I E E E  T r a n s .  o n   Educat ion,   4 7 ,   204– 21 0,   200 4.   [5 ]     R .  Krneta,  S.  A nti c ,   D.  S to jan o v i c,  “ Recursiv e   l east  s q u a r e   me th o d   i n  pa ra me te rs  i de n t i f ic a tion   of  D C  mo tors   mo dels , ”  Facta  Un i v ers i tati s.  18 , 46 7 – 4 7 8 , 2 00 5.   [6]     M .  Ruderm an,   J.  K ret t ek,  F.  H o f f m a n ,   T .  B e t r a n ,  “ O p t i m a l   s tate  s pace  c ontrol  o f   DC  m ot or ,”  i n  Proceed in gs  of  t h e  17 th  Wo rld   Co ng re ss I F AC ,  S eou l ,  K o rea,   pp.   5 7 9 6 – 5 801 ,   2 00 8.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94    I nt  J  P ow   E l e c  &  Dr i  S y st,   Vol.   10,   N o.   1 ,  Mar c h  2 0 1 9   :     83  –  92   92 [7 ]     M .  H a def,  M .  R.  M ek idech e,  “ P a ramet e r  id en tificat io n   of  a   s e p a r a t e l y  e x c i t e d   D C  m o t o r  v i a  i n v e r s e   p r o b l e m   m e t hod o l og y, ”  in  Pr oceedi n g s  o f  t h e Ecol ogic V e hi cles  and R e ne wab l e E n er g i e s , M o n aco , F rance,  200 9.  [8]    M .  Ha de f,  A .   B o uro u i n a ,  M .   R .  Me kide c h e ,   “ P a r a me te r  id e n ti fi cati on  of  a   D C  m o to r  via  m o m e nt s  m e th od , ”   Int .  J.  o f   E l ectri c a l and  P o wer Engin eeri n g ,   1 ,   2 1 0 – 214 , 2 00 8.   [9 ]     A .  Ru baai,   R.    K o t a ru,  “O n line  id ent i fi catio n  and   con t rol   of  a   d c   mo tor  usi n g   le a r n i n g   a d a pta tio n  of  n e u ra l  n e tw orks , ”   IEEE  T r ans.  on  Ind u str y   Ap plicatio ns ,  3 6 ,   9 35 –9 42,   2000 .   [1 0]    G .   M am ani,  J .  Beced as ,  H.  S ira-Ram i rez,  V .  F e liu  B atl l e,  “Open-l o o p   a lg ebrai c   i den t if ication  m e th od  f o r  DC   moto r s ,”   i n   P r o c eedi ngs  o f   t h e Eur o p e an  Contro l Co nf erence ,   Kos, Greece, 2 007 .  [1 1]    G .   M am ani,  J .  Beced as,   V.   F eli u   B atl l e,  “ On-lin e  f a s t   a l g eb raic  p aram eter  a n d   st ate  estim ati o n   f o r  a  DC  m ot o r   a p p l ie d   to a d a pt iv e   16  c on trol , ”   i n  Pr oceed ing s   of  th e  W o rld Co ng r e ss  on En g i neer ing ,   L on do n ,  UK,   2 0 08.  [12]    W e i  Wu,  “DC  Motor  Paramet e r  Iden t i fi catio n   U s i ng  S p eed  S tep  Res po nse s ,”   i n  M o dellin g a n d  Sim u l a t i o n   i n   En gin e e r ing  Vo lu me  20 12 ,  Arti cle  ID   1897 57,   5   p ages  d oi:1 0. 1 1 5 5 / 2 0 12/ 18 97 57 ,  Hi nd awi P ubli s hin g   Corporat i o n , 20 1 2.  [1 3]    F .   G .   M a rti n s ,   “ Tu n i ng   P ID  C on tro l l e rs  u sing  t h e  IT AE  C ri ter i on,”  Int.  J. o f   E ngi neer ing Ed uca t i o n ,   2 1,   p p .   867 –8 73 ,  2 0 05 .   [1 4]    M .   Z h u an g,   D .   P .   A th eri on,   “ Tunin g   P ID  C ontro ll e r s   with  I ntegral   P e rf o r man ce  Cri t eri a ,”  i n   Pr o ceed in gs o f  IEEE  In t.   Conferen ce Con t r o l ’ 91,  Edin bu rgh,   U K ,   p p.  481 –4 86 ,   1 9 9 1 .   [1 5]    S .   O zana,  T .  D o cekal ,  “ P ID  c on tro ller  desig n   b ased  o n   gl o bal  optimi zati on  t echn i qu e  w i t h   a dd itional   co ns traints, ”   J.  of El ectri cal En gi neer ing ,   6 7,  1 6 0 – 168 ,   2 01 6.  [16 ]     S. Lev i n e, “The  Co ntro l  Ha nd bo ok ” ,   S e c o n d  Ed i tion ,   C RC P r e s s,  2 01 0.  [17]     S.  M ir j a l ili,  A .   Lewis,   “ T h e  Whale  Opti mi zati o n  Algor i t h m ,”  i n   Adva nces  i n  En g i neeri n g  S o ftwa r e ,  95,   pp .  5 1 – 6 7 ,   20 16 .   [1 8]    S .  Ad e wusi,   “Mod elin g and P a ra met e r  Estim ati o n   of   a  DC  M o to r  Us in g  Co nstraint Optim i zati on Tech ni que, ”   IOSR  J.   of  M ech ani cal an d Ci vil   En gg in eerin g,   13,   4 6 - 56 ,   2 01 6.  [1 9]    S .   S t i p e ti c,  W .  M i ebach,   D.  Z arko,   “ Optimi zati o n   in  D esi g n  o f   E le c t r i c   Ma c h ine s :  Me th od olog y  a n d   W o rkflo w ,”   A C EMP  – OP TIM  –  El ectromo tiom  Joi n t  Conf.,   20 15.   [2 0]    M .   S .  A .   M oh am ad,  I.  M .   Y a ss in ,   A .   Z ab i d i,  M .   N .   T aib ,   R .   A dn an,   “ C om pa ri so n  bet w een  P S O   a nd   O LS   f o r   N A RX  P aramet e r   E stim ati o n   of   a   D C  M o t o ,”  IEEE  S y mpo s i u m  on  In du stria l  Elect ro ni cs  &  Ap pli c at io n s ,  Ku ch i n g,   M a la y s ia ,   20 13 .   [2 1]    Y a nn is  L .   K a rn av as,   Ioan ni s  D.  C has i o t i s ,   “ P MDC  Coreles s   Micro-Motor  Pa ramet e rs  E stimati o n  through  Gre y   W o lf Optim i zer,”  IE EE  con f . o n   E l ect ri cal M a c h in es,   p p.  8 65  –  8 7 0 , 2 01 6.   [2 2]    V .   S an kardo ss,  P . Geeth a n j ali,  “ P M DC  M oto r   P aram eter Esti mation  Usi ng  Bio-In spired  O p timization  Algor i th ms,”  in   IE EE  Acces s ,   5 , 11 2 4 4  –  11 2 5 4 , 20 1 7 .   [2 3]    D .   P uan g d o w n reon g,   S .  Hl un g n am tip ,   C .   Tha m m a rat,   A .   Na w i k av atan ,  “ A ppl ication   of  F lo wer  P o lli n ation   A l g o rit h m   to   P aram eter  I den tif ic ati o n   of   D C  M o to r  M o del, ”  i n   5th  Inter n a t i o n a l El ectrica l En g i n eeri n g  Co ngr ess ,  P a t t aya,  Th a il an d,   p p .   1   –   4 ,  2 017.   [2 4]    B.   N ay ak,   S.   S a h u,   T .   R.   C ho udh ury ,   “ P a ram e ter  Estim atio n   o f  DC  M o t or  u s i n g   Ada p tive   T r a ns fe r  Fu nc tion   b a se d  o n   N eald e r  –  M ead  O pt imis ati on,”  In don esian  J.   of  El e c tri c al   En gi neer in g a n d  Com p u t er  Sci e nce ,  9,    p p .   696 -  70 2 ,   2018 .       BIOGRAPHI E S  OF  AUT HORS      He  i s  b o rn   i n   O d is ha  i n  1 9 6 5 ,  Ind i a.  H e  receiv e d  t h e  M a s t er  D e g ree  i n   E lectri cal  E ngin e e r i n g   f r o m   I n s tit u t e  o f   T ech no lo gy,   B an ara s   H indu  U niversity  (IT-B H U ) ,  Ba n a ra s,  I nd ia   a nd   P h.D.   deg r ee  i n   E l ectrical   E ng in eerin g  f r o m   t h e   K IIT  U n i v e rsity,   Bh ub a n es war,   I nd ia.   Sin ce  19 99,   h e  is   w o r ki ng   a s  Ass o ciat e  P r of esso r  in   E l ectri cal  E ngi neeri n g   Dep artm ent   o f   K IIT  Un i v ers i t y   o f  Bhu b anes war.  H e  h a s  a  vast   k n o w l e dg e  o f   E lect rical   E ng ineeri ng  with   i nd us try   e x pe rie n c e .   His  m a in  r esearch  a reas   a re  P ow er  E l ectro n i cs  a n d   E lect ri cal  D rives ,   hy brid   v eh ic l e ,   ren e w a bl e   energ y  an d  ap p licati o n   o f  P IC Microco nt roll ers i n   s peci al d riv e  ap p li cati ons.            Sh e   is  b o r n  Od isha ,  In dia ,   i n  A p ril ,   1 9 8 1 .   S he   g ra d u a t e d   i n   E l e ctri ca l   En g i n eerin g  and   M. Tech.  In  P ow er  a n d   E n e rg y  S y s t e m   f rom   th e  K IIT  U niv e rs it y,   B h uban e sw a r.   S h e   i s  pursu in g  her  P h D  d e gre e   i n KIIT  Univ e rsity .               Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.