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 )  V o l.  10, N o.  3, S ep 2019,  pp.  1 1 7 8 ~1 1 8 6   ISSN: 2088- 8694,  DOI :   10.11591 /ijpeds. v10. i 3.pp1178-1186          1178     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   Comparativ e stud y between  th e  NLPI controller and the CPI  controller       Tou h am i   Moham m ed 1 ,  Pierr e S i card 2 , Hazzab   A b del j e b ar 3 ,  F o u a d  M o k h t a ri 4   1, 3   D e part men t  of   Electri cal E ngin eer i n g ,   u niv e rsity  M oh amm e d  TA HRI  Béchar,   A l geri a   2, 4   Depart m e nt  o f   Elect rical  E ngin eer in g  an d  Co mp ut er En g i n eerin g,  Univers i t é  o f   Q u eb ec at T ro is-Rivières , Cannada       Art i cl e In fo     ABSTRACT A r tic le hist o r y :   Re ce i v e d  Jan  6 , 2019   Re vise d Mar   2 1 ,  201 9  Ac ce p t ed  Ap r   1 2 ,  2 019      Un qu esti on abl y , the clas s ic CPI con troller dom i n at es  t he  i nd us t r y   a n d  h a s  t h e   adv a nt age  o f   b ein g   s im p l e  an d  eas y  t o   i m p lem e n t .   Because   its   s e tt in g   rem a in s  intuiti v e  and   mo re  p r acti cal.  On   t he  o t h er  h an d,  t hese  di sad v an tages   li e  i n   t he  f act  t hat   m o s t   o f  th e m   r each  a   c o m p r om ise  i n   t erms  o f  s p e e d   o f  resp on se  a n d   s t a bilit y .  Ev en  w ors e ,  s u ch   a n   app r oach   b e c o m es  i n s u ffi cient  at   the   in c r e a s in gly  de ma nd in g   spe e d s  de m a nd e d   by  th e   ind u s try.  I n  t h is  c ont ext  th e  NL PI  c o n t r o l ler  is  c urren t l y   p resent ed  a s   an   a l t ernat i v e .  W ith  i t s   s i m p l e   tu ni ng   m etho d  a n d  robu st nes s   t o   p r ocess   p a ram e t e r  variat io ns,   i t  stands  o ut   as  a   v al uable  addition  to  t he  t oolbox  of   c ont ro l   engineeri n g  sp ec i a li s t s.  T his  pap e r  aim s   t o  prov id e  a  si m u l a tion-b a sed   st ud y  u s in g  a  M A S   co n t rol l ed  b y  IFOC,   compari n g  the  PI   c ontrolle r syst e m  to  the  NL PI  controll e r   s yste m .   T he   resu lts  w il l  b e  in  f a vo r  o f   t he  l ast o n e.   K eyw ord s :   NLPI  ( N o n - linear PI )  C P I (Cl a ssica l PI)   IFOC   (Indirect Vector Control)  MA S   (A synchr on o u s Ma c h i n e )   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:   T o u h a mi   M oha mm ed ,     D e pa rtme nt   o f  El e c t rica l   Eng i ne eri ng,   U n i v ersi ty  M o h am me d TA HRI  Bé char , B. P  417  Ci t y  of  K e na d s a   Roa d   – 08 0 00  Béc h a r   –  A lgeria .   Em ail:  t m oky13@gmail. com       1.   I N TR OD U C TI O N   C u rre ntly,   t h e  N L P I   c ont r o ll er   c urre nt l y   p r e sen t s  itse l f  as   a n  al t e rna t ive   to  b o t h  c o n v e n ti ona l  C P I  me tho d s  a nd  mode rn  m ode l - based  a pproa c h es  t o  sol v in g  co n t rol  pr o b l em s  su bjec t  to  h i gh  var i a t i ons  a n d   dy nam i c s .  The   no nli n ea ri t i e s   t ha t  oc cur  at  h igh  s p ee ds,   m eans  t ha t  t h e   use of th e   C P I   c ontr o ller   to  c on tro l   t h e   spee d  of  t he  a syn c hro n ous  m a c hi ne  " MA S "   i s  ofte n  cha r a c t e r ize d   b y   a n  ove rru n  i n   t ra c k i n g  mode   a nd   a   b ad   reje ct ion  o f  loa d di st urba nce  [1-3] .   Thi s   i s  mai n l y   d u e   t o   t h e   f a c t   t h a t  c ont roll er  g a i n s   canno t  be   gra n t e d   to   s i m ul t a neo u s l y   r eso l ve  overf low   a n d  l o ad   d ist u rba n c e   r e j ect i o n   pr o b l e ms,   a s   t he   o ver l o a d   r em ov al  s e tti n g   w il l  r e su lt   i n  a   ba d  c h a r ge   reje ct ion.   T he   d i s ru p t i o n  of  t he  l oa d  on  t h e  o n e  ha nd  a nd  li ve  o n   t ha t   on  t h e   ot her   ha n d .  H o w e ver,  t he  situa t io n  be c o m e s  m o re   a nd   m ore  com p l i c a ted   for  hi gh  s p ee ds.   I t   i s  f r om  h e r e  th at   o t h er  t yp es   o f   co nt rol ,   ot herw ise  tec h nol og ica l ly  d es ig ne d  l i ke   t he   N LP I  "non- lin ea r  P I ",  h a v e  t o   b e   use d   t o  m a na ge  p ar   e xce l le n c e   and  sim u lta neo u s l y  the   c o nstr a i nts r e la ti n g  t o the  o v errun  a nd  to  c har g e d i st urbance   r e jec t i o n [4-8].  T h e   N L P I  c o n t r o l l e r   h a s   t h e r e f o r e  e m e r g e d  a s   a n  a l t e r n a t i v e   t h a t   co mb in e s   e asy  a p p l i cab il it y  of  con v e n t i ona l  P I   c on trol  m e t h ods  w i t h  t h e   p o w e r   of  m o d ern  m ode l- base d   appr oa che s .   T h e   N L P I   c ontr o l l er   fo u nda t i o n   d e a l s  w i th  r e a l   d i s t u rba n c e s  a nd  m o de lin g  unce r tai n t i e s  to g e th e r ,  so   t hat   onl y   a   v e ry   c o a rse  proce s s  m o de l   is  n e e de d  t o   d e s ig n  a  c o n t ro l  l o op,  m a k i n g  th e  N L PI  c on tro l ler  an  a ttra c tive   c h o i c e   f or  prac t i t i oners  a nd   p r o m i se s  g o o d   r ob us tne s s   a g a i nst  pr oc es s  vari a tio n s .  Th e s e   cu rre n t  app l i c ati o n s   r an ge   f ro m  pow er   e lec t ro n i c s ,  m o t i on  c o ntr o l  a n d  supe rcon duc t i n g   r a d io  f re qu e n cy   c a v iti es  t o  vol t a g e   a n d   t e mp erat u r e  control [8, 9] .          Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       C o m p a r at ive  st udy be twee n th e  NL PI c ontro l l er a nd  the  CP I c ontrol l er  (Tou h a m i  M o h a m m e d)  1 179 2.   CONT ROL  TE CHNIQUE S   2.1.   CPI Co n t ro l l er  F i gure  1 i l l u s t rate s  t h e   bl oc k  di a g ram   of M A S   c ontr o l b y   a  CP I .         F i gur e 1.  Co n t r ol   o f MA S   by  CP I      O b v i o u s l y,   t h e   C P I   c o n t r o lle r  m a kes  i t   p oss i ble   t o   c orr ect  w it h in  a   s u ita b l e   t i m e   t he   d i f f e re n c e  t h a t   exi s ts  b e t ween   a   s etp o i n t   (sp eed,   tem p era t u r e,  p ressure ,  pos iti on)  a n d   i ts  a ssocia t e d   m ea su r e m e nt  r e t u r n,  by  incre a s i ng   o r   d ecr easin g  t h e  o u t put   o f  the   MAS   and  t h is,  b y   t h e   i nt e r me di a t e  o f   t w o   m ai n  para me t e rs   c a l l e d  gai n s   (P r oporti ona l  ga i n   a nd   I nte g ral  ga in),   w hi c h   can   a c c e l e r a te ,  de la y   a n d  s t a b i l i ze  th is  c orre ct ion .   T he  regu la ti on  fu nc ti on  ca n  be   e mbo d i ed  i n  the  for m   o f  a  blac k   bo x  t h a t   c a n   b e   re prese n t e d  b y   a   c om par a t o r  w i th   2   i npu ts  (se t poi nt  a nd  re t u r n ) , t h e   re su lt  o f   th i s  c o m p a ra to r c on tro l s t h e  outp u t  of t h e  M A S   [9, 11- 1 5 ].   H ow eve r ,  i f   t he  v a l ue   o f  the   fee dbac k   v a l u e   i s   gre a t er  t ha n  t h e  val u e   o f   t he   s e t po in t,  t h e   d iffe renc e   is  p osi tiv e  a n d   t h e  C P I  co ntr o lle r  w i l l   s l o w   d o w n   t he  m o t or .  C o n v er sel y ,  i f   t he  v a l ue   o f  t h e  me as urem ent   f e e d b a ck   i s  l o we r  t h an   t h e   v a l u e   o f  t h e  setp oi n t ,  t h e  di ff ere n c e  i s   n eg at iv e   a n d   th e   C P I  c o nt rol l e r  wi l l   m ak e  s u r e  t o   a c c e l e r a t e  t h e  m o t o r .   T h e   r e s p o n s e  t i m e   o f   t h e   s y s t e m   i s   a d j u s t a b l e  v i a  t w o  g a i n   p a r a m e t e r s .   I n  o u r   ca se ,  the   c r u i se   c o n tr ol   i s   u s ed  t o   de term in e  t h e  re fer e nc e   tor qu e ,   i n   o r d e r  t o   m a i nt a i n   t h e  c o rre s pon di ng  spee d.  The  vel oci t y  dy n am ics   is  g ive n  b y t h e   fol l ow ing  me chan ic al   e q u a t i o n :       .        ( 1 )     F o r  t h is  p ur p o se ,  t h e   s i m p lified   b l oc k  dia g r a m   of  t he   c o n tr ol   s yst e m  bas e d   on   a   c on tro l l e r  C P I  i s   gi ve n in F ig ure   2.        F i gure   2.  B loc k   d ia gra m   o f spe e d c o n t r o l  b y  a  C P I     The n , the  clo se d  l o o p   t r a ns fe r func tio n  i s   w rit t e n  as  fo l l ow s:         .            ( 2 )   Redr esseur   + F iltr e   On d   +  MLI   Park ‐1 Pa rk         IF O C   CPI F iltre   MAS       -  +   + ‐   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94  I n t   J Po w   Elec  &  Dr i  Sy st,  Vo l. 1 0 ,  No . 3 ,   S e p   2 019   :     1 1 7 8   –   1 186  1 180   The  char acte r i s tic  e q u a t io n    is :     ( 3 )   By  i m p os i n g  t w o  com p lex  p o le s  co nj u g ate d   ,  . 1 ∓   i n  cl ose d   l o op  a n d  b y   i de n tif icat i on,   one   o b t ai ns  t he   p a r am e t e r s  of  t he  c o n t r o ll e r   P I :      . .       . .                    ( 4 )     2. 2.   N L PI  C on t r olle r   F o r   t h e   co ntr o l  o f   t he  M A S   by  N L P I ,   w e   a do p t   t he   s a m e   dev i ce   i l lu str a ted  b y   F i g ur e   1,   e xcep t   c h an ge  o f  t h e   CP I   con t r o l l er  by a n othe r   N L P I .   I n   a ddit i o n ,   w e  a lso use N L P I   r egula t or s for   cur r e n t   r e g ul a t i o n   of   t he  I F O C  c o mm and.   A t   s pe e d s   r e ac hin g   h ig he r   a n d  hi g h er   t hr es ho l d s,   i n  a n   i n dus tr i a l   e n v i r o n me nt  w her e   t he  t r a ns ien t   m ode  i s  c h ar a c ter i z e d   b y  a   s t r o ng  no n- l i ne ar it y,   i t  is  e ve n  m o r e  j u d i ci o u s  t o   c a l l   on  the   N L P I   c ont r o l l er ,   in  or d e r   t o   i mpr o ve   t he  qua l i t y   o f   c o n t r o l  e v e n   m or e.   B y  g u a r a ntee in g  im p ecc abl e   s peed   c on tro l ,  we  s a y   t h a t  N L P I   c ontr o l  i s  c ons ider e d  o ne   o f  t h e m o s t   e f f i cie n t a n d   s i mple   m et ho ds  f or   i nd ustr ial   a p p l i c at i ons  [ 1 0 ] ,   [11] ,  [ 1 4 ] - [ 1 7 ] .   T his   c ont r o l   ca n  be   e xpr e s se d  f o r   any  co n t r o l  str u c t ur e   of   t he  f o llow i n g   f or m :      .  .                  5   Whe r e  ar e  con t ro l  gai n s  .     .   v a r yi n g   over   t i me ,   depe nd in g  on   t he  s ta te  o f  t h e  system ,   the   si gna l  of   t he  c o m ma nd   a nd  e  ( t )   the  er r o r .   The  act io n o f  t he N LPI  contr o l l er  r epr e sent ed  by t h e F i g u re  3 :          F i gur e  3.     , ,     f unc ti o n   c har a cter i s tic s       Th is  c on tro l  a cti o n   is g ive n  b y:       , ,    ,      ( 6 )     W ith :         , ,   | | ∝         | |  , 0               | |                                               ( 7)    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       C o m p a r at ive  st udy be twee n th e  NL PI c ontro l l er a nd  the  CP I c ontrol l er  (Tou h a m i  M o h a m m e d)  1 181 Where  i s   a   n on linea r  func t i o n ;   an d  ar e  respec t i ve ly  t he  p ro por tio n a l   an d   in t e gral  g a i ns  o f  the  N L PI  c on tro l ler;  is  t h e   c omm a nd  signa l;  the   pa ra m e ter s   an d  are  cons ta nt,  em pirica ll y c h o s e n  i n t h e ran g e   0  to 1. Whe n  =  = 1, t he  c o n tr ol ler bec o m e s a linea r P I .   is  a constant,  w h ic h c a n  be e mpiric a lly  f ixe d  to  a sm all va lue .   The   N L P I   i s  thus  d es ig ne d  by  a d ap t i ng  it s   respon se  b ase d   o n  the   p erforma n ce   o f   t h e  cl osed - l oop  control  s y stem.   W h en  t he  e rror  be twee n  t h e   con t ro l l ed  a n d   a c t ua l   va l u es   o f  t h e   c o ntr o l l ed  v ar i a b l e   is  l arge ,  the  ga in  a m p l i fi e s   t he   e rr or  s ubsta ntia l l y  to  g e n era t e   a  lar g e   corr ec t i o n   t o   quic k ly  d ri ve  t he   s ys tem   o u t   of  its  w a y.   O n  the   o t he r  han d ,   w h en   t he   e rr or  d e c re ases,  the   ga in   i s  r e d uc ed  a u t om at ica lly   t o   a v oid   e x cessi ve   osc illa t i o n s  a n d  large   o v e r sho o t s  i n   t he   r esp onse.   T ha n k s  to   t h i s   a uto m a t i c   g ain   ad ju st me nt ,  th e  NLPI   con t ro l l er  h a s   b o t h  a   h i g h   i n itia l  ga in  a n d   a   f a s t   resp o n s e ,  fo l l ow e d   b y   a  sm all  ga in  t o  a v oid  osc i l l ator y   beha v i or  [ 1 7 -2 5].       3.   SIMULATIO N   R E S ULT S  AND  A NALYSIS   A   si m u la t i on  se ries  i s   pe rform ed  f or  e ac h  o f   t he  t w o   c on t r o l   c a ses   d e scri b e d   a bov e ,   f o llo we d   each  ti m e   b y  a  s u m m a r y   o f   t h e  re s u lts   a n d   a n  in- d ep t h   a na lys i s.   A ll   si mu l a ti o n s  t a k e   i n t o  ac co unt   t he  d yn a m i c s  of   the t o rq ue , flux   and  curre nt i n the  M A S   subje c t e d  t o t h e  IF O C   c om ma nd.  To  e va l u ate  t h e  tun i ng  perform ance ,  we   s i m ula t e d   e ach  c o n tr ol   c a s e   w i t h   s pee d   c on tro ller   para me ters  c al cula te d  b y   a   p ol e   loc a t i on  ρ ω ,  a  set  speed  ω r = 1 50   r a d / s ,  f o l l o w e d   b y   a n   a ppl i cati o n  an d   a  cha r ge  r em o v a l   (  1 0   . )  at  t im es  t =1. 5 s  an d  t= 2. 5 s ,  re specti v el y.  T he n  a n   a ppl i c a t i o n  o f   a   s et  p o i n t   cha nge  a t   t h e m o m e nt  t =4 s .  Ta b l e   1  bel o w   show s t h e  co nt rol pa ram e ter s  for  e a c h c a se:       Tab l e  1. P a r ameters  of c o n t r o l   C o n t r o l l er   S peed  (rpm )   CPI    NLP I    =0.1,    =0.2,   =0. 7 ,  =0. 8 ,     =0.1,    =0.2,   =0 .7 ,  =0 .8 ,      = 0. 1,   =0.2,   =0. 7 ,  =0.8,        3.1.   Be h a vi or of   sp e e d   The   an a l ys is  o f  F i gur e  4  s h o w s  Beha vior  o f  t h e  o u t p u t   s pe ed  y   w i t h  r e spect  t o  t h a t   o f  t h e   i npu t    (CPI   c ase), allows us  t o   d educe:   1.   Re gistra ti on  of  a  transit i o na l   regim e   a t star t - up   d uri n g  0, 35   ;  2.   D u r i n g  t h i s   p h a s e  t h e  s p e e d   f o l l o w s  i t s  r e f e r e n c e  v a l u e  w i t h   a n   ove rru n  o f   1   /    15 4  /        14 4   /   a nd th is t o     0 . 1 3 ;  3.   A t   t he  a p p lic a t i o n  o f   a   l oa d,  a t  appr ox im ate l y  1.5 ,  w e   r ecord  a   downw ard  p e ak  o f  a  val u e  o f      =   1 42 ra d   /   s;   4.   Whe n   l ifti n g   t he   l oa d    2 ,5 ,  t h is  t i m e  w e   r ec ord  a  pe ak  a t  the  top  of  a   v al ue   15 8  ⁄ .   5.   We   t he n  sa y  th a t   t he  s pee d   d e c r ease s   w i t h  t h e  incre a se  o f  t h e  l oa d  a n d  t h e n   i nc rea s e s   w i t h   its  d ecr ease .   6.   At    4 , the  d irec t i on o f  rota t i o n of t he MA S  c hange s.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94  I n t   J Po w   Elec  &  Dr i  Sy st,  Vo l. 1 0 ,  No . 3 ,   S e p   2 019   :     1 1 7 8   –   1 186  1 182     F i gur e   4.   Beha v i o r   of  t he  o u t pu t  spe e d   y   w it h   r e spe c t  t o   t ha t   o f   th e in put     ( C PI ca s e )       Over all,  t he ref o re,   we  r ec ord  a  g o o d   r e fe ren c e  trac k i ng   b y   t h a t   o f   th e   o u tp u t   a nd   a   g ood  re j e ct io n  o f   di st ur ba nce s   d ur i ng  t h e  ap pl i cati o n  of  t he  l o a d.           F i gur e  5.   B e h a v i o r   of   t he  out pu t  spee d  y  w ith  r espe ct  t o  t h a t   o f   t h e  inp u t     (N LP I  c a s e )       The  ana l ys is  o f   F i gur e  5,   a llo w s   u s  to  d e d uc e:   1.   Re gis t rat i on o f   a   t r a nsitio na l r e gim e  a t start- up  d u r i n g   0,3 3   ;  2.   Du ri ng   t hi s  p h as e  t h e   s p ee d   fo l l o w s  i t s   r ef ere n ce   v al u e   w it h   a n   over r u n  of  5   /    15 4   /         1 49  /   a nd  th is  t o     0 . 1 3 ;  3.   A t   t he   a p p l i ca t i o n   o f  a  load,   at  a ppr ox ima t e l y   1 . 5 ,   w e   r e c or d  a  dow nw a r d  p e a k   o f  a  va lue   o f       = 1 49, 7  r a d/s;   4.   W h e n  l i f t i n g  t h e  l o a d    2 ,5 ,  this  t im e  w e   r ec ord  a  pea k   a t  the  top  of   a   v al ue   1 50,2  ⁄ .   5.   We  t he n  say  t h at  t he  s peed  d e c re ases  w it h  th e   i n c r ea se  o f  t h e  l oa d  a nd  th en  i ncr ease s   w i t h   i t s d e crea se .    6.   At   4 ,  the  dir e c t i on  o f   r ota t i on  of  t he   M A S   c ha nge s.     Over all,  t here fore ,  th is  tim e  we   r ec ord  a  be tt e r   r e f er ence   t rac king  b y   t ha t   of  t he  o u t p u t   a nd  a   be t t e r   r e ject io n  o f   d is t u r b a n ce s  d u r i ng  t h e  ap pl i c a t io n  o f   t he   l oa d  an d  t h is  c om pa r e d  to  t he   c on tr ol  case   at  C P I .    0 1 2 3 4 5 6 -20 0 -15 0 -10 0 -5 0 0 50 10 0 15 0 20 0 t ( se c) W r   and  y     y Wr 0. 0 5 0. 1 0. 15 0. 2 0. 25 0. 3 0 20 40 60 80 100 120 140 160 t  ( s e c ) Wr  a n d  y     y Wr 1. 4 1. 6 1. 8 2 2. 2 2. 4 2. 6 2. 8 11 0 12 0 13 0 14 0 15 0 16 0 17 0 t  ( s e c ) Wr   a n d   y     y Wr 3. 9 5 4 4. 0 5 4. 1 4. 1 5 4. 2 4. 2 5 4. 3 4. 3 5 4. 4 -1 5 0 -1 0 0 -5 0 0 50 10 0 15 0 t   ( se c) W r  a n d  y     y Wr Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       C o m p a r at ive  st udy be twee n th e  NL PI c ontro l l er a nd  the  CP I c ontrol l er  (Tou h a m i  M o h a m m e d)  1 183 3.2.   B e ha vi or of   cu rr ent   F i gure  6 sh ow s cur r ent  b e ha v i or         ( CP I   ca s e ).           F i gure   6.  C ur rent be h a v i o r         ( C P I   c a s e )       F r om the  a nal y sis fig u re  6  w e   c a n de d u ce :   a)   Current   :  I n  gene r al,   duri ng t h e  en tire  p e rio d  be t w e e n   0  and  4 s ,   the  cur r ent    stabili z e s at about 3. 9   A .  b)   Current   :  i.   The   rise  t i m e  b e tw ee n 0  to  0 .1 3 s  has a   pea k  of ab o u t 3 0   A .  ii .   Thr o ugh ou t t h e  int e r v al  f rom   t =  1. 5s to t  = 2. 5s a  r ise (w ith  b u m ps a t   t h e   e n ds) o f  a b out  6 A .   iii.   A t   t   =  4s a   sig n a l  fl u c t ua t i o n  i nd ica t es  t he  c h a nge  i n  t h e r o ta ti o n   o f   t h e   M A S.  F i gure  7 sh ow s cur r ent  b e ha v i or         (NLP I   case )           F i gure  7. Curr e nt be h a v ior           ( NLP I  c ase)      F r om the  a nal y sis fig u re  6  w e   c a n de d u ce :   a)   Current   :  I n  gene r al,   duri ng t h e  en tire  p e rio d  be t w e e n   0  and  4 s ,   the  cur r ent    stab i liz es  a t abo u t  3.1  A .   b)   Current   :  i.   The   rise  t i m e  b e twee n 0  to  0 .1 3s r ecor d s  a  peak  o f a b o u t   3 8  A.  ii .   Thr o ugh ou t  th e   in terva l   f r o m  t  =  1. 5s  t o  t   =  2. 5s  a   v irt u al ly  r ec t a ngu la r  ri se   ( wi t h o u t   e nd  fluc tu a t i o ns)  of a bou t   6A .  iii.   A t   t   =  4s a   sig n a l  fl u c t ua t i o n  i nd ica t es  t he  c h a nge  i n  t h e   r o ta ti o n   o f   t h e   M A S .       0 1 2 3 4 5 6 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 t  ( s e c ) I d s   and  I q s   ( A ) 0 0. 5 1 1. 5 2 2. 5 3 3. 5 4 4. 5 5 -4 0 -3 0 -2 0 -1 0 0 10 20 30 40 t  ( s e c ) Id s   a n d  Iq s   ( A )     Id s Iq s Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694  Int J  P o w   El e c  &  D ri S yst ,  V ol.  10,  N o.  3 , S e p   2 0 1 9  :   117 8   – 1 186  1 184 3.3.   Fl u x  b eh a v ior  F i gure  8 sh ow s flu x  be h av i o r  ∅      ∅    ( CPI case).          Fi g u re  8 .  Fl u x  b e h av i o r   ∅     ∅   ( C P I   case)       F i gure  8  s h ow s  tha t   t he  f lu xe s  a nd  c o nseq u e ntl y   t he  e l e ctr o m a gn e t ic  t orq u e   are   ma int a ine d   a t  the i r   des i red  val u es.   O bvi ousl y ,  w e   r ec ord:  i.   A f ter  a short  t r ans i en t de pa rt u r e, the  t w o  fl o w s  ha v e fluc t u a t i on s (ri p pl es) at  st a rt up :  1.   ∅    1.6         0        é     2.   ∅    0.7                    0. 3       é     ii .   V e ry slig h t   f l u ctua t i o n s at  t he  m ome n t   of the  lift i n g   o f t h e  l o a d  a t   t  = 2.5s ;   iii.   S l i g h t  fluc t ua ti ons a t the  tim e of c ha n g e  o f  M A S  rotat io n a t   t   = 4s;   iv.   D u r i n g  al l   t he t i m e,   w e can confirm   t h e   flow  of the   r o tor   kn ow s   o nly  t h e  ref e rence  flow   ( ∅  =   1   a nd  ∅  =  0)   a nd  i s   t her e fore   i n d e p en de nt  o f  sp eed  a nd  t o rq u e   v a r iati o n s.   T h i s  im plies  a  goo d   de co u p l i ng.   F i gure  9 sh ow s F l ux  beha v i or  ∅   a nd  ∅   (NLP I  case) .           F i gure  9. F lux beha v i or   ∅   a n d  ∅    ( NLP I  c ase)       F i gure  9  s h ow s  tha t   t he  f lu xe s  a nd  c o nseq u e ntl y   t he  e l e ctr o m a gn e t ic  t orq u e   are   ma int a ine d   a t  the i r   des i red  val u es.   O bvi ousl y ,  w e   r ec ord:  i.   A f ter  a short  t r ans i en t de pa rt u r e, the  t w o  fl o w s  ha v e fluc t u a t i on s (ri p pl es) at  st a rt up :  0 1 2 3 4 5 6 -0 . 4 -0 . 2 0 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1 1. 2 1. 4 1. 6 t   ( se c) F d r   a nd  F q r   ( W b)     Fd r Fq r 0 0. 5 1 1. 5 2 2. 5 3 3. 5 4 4. 5 5 -0 . 5 0 0. 5 1 1. 5 2 t  ( s e c ) F d r   and  F q r     Fd r Fq r Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       C o m p a r at ive  st udy be twee n th e  NL PI c ontro l l er a nd  the  CP I c ontrol l er  (Tou h a m i  M o h a m m e d)  1 185 1.   ∅    1.7           0        é      2.   ∅    1.7           0        é      ii .   S l i g h t  fluc t ua ti ons a t the  tim e of c ha n g e  o f  M A S  rotat io n a t   t   = 4s;   iii.   D u r i n g  al l   t he t i m e,   w e can confirm   t h e   flow  of the   r o tor   kn ow s   o nly  t h e  ref e rence  flow   ( ∅  =   1   a nd  ∅  = 0)  a nd is t he r e for e  in d e p e n d e nt o f  spee d  an d tor que  var i a t i on s.   Th is im p lie s  a  sign ifica n tl y i m prove d  deco up l i n g  com par e d to t h a t   o f t h e  C P I  case .       4.   CO NC L U S I O N    O b v i o u s l y,   t h e   c o n st an t  de ve lo pme n t   of  r es ea rch  base d  o n   r eflec t i ve   a n d   c r eat i v e  t h i n ki n g   f or   t he  con t in uou s  im p r o v em ent  of  a   s pee d   c o n t ro ll e r   p u tti ng  a n   e nd   t o  the  c o n s tra i nt s  of  t he  t ransie nt  m o d e,  l ed  u s   to  t he  N LP I.  a   c on trol l e r  t h u s   e n s ur in g  a   v e r y   g o od  m o nitor i n g   a n d  an  e xce lle n t   r ejec t i o n   o f  di st urb a nce  is   in dee d   t he  m os t  e f fe ct i v e  w a y   t o   e ns ure   a   be tte r-qua li t y   t re atm en t .   T h e   r e s u l t s   o f   th e   si mu l a ti on s  re l a ting   to   a   MA S   com m a nded by IF O C  and c o n t ro lle d b y  a n N L P I  c ontro ll e r  a re  sign i f ic a n tly impr o ve d, c ompa red   to t he  ot her  ones  of  t he  C P I   c ontro l l e r ,  that  i t  is  i n  t e rm s  of  m onit o ring  the  speed  o f   reference    b y   that  o f  th e   ou tpu t   y ,   the   reje cti o n  of  d i s t u rba n c e   o r  eve n   b eha v ior   of  t he   cur r ents          and  f l u x   behav i or   ∅     ∅    i n v o lv in g  de c o u p l i n g  im pro v em ent.  W e  w i l l   e n d   by  sa y i ng  t h a t   t he  m a i n  im por t a n ce  of  N LP I  con t ro l l ers lies   i n   t he ir r obust n ess a n d per f or m a nc e a g ai nst   va riations.      ACKNOW LEDG E MEN T S    The   a u th ors  w i sh  t o  tha n k the  ano n y m o u s   r eview e rs for the i r  sug ge sti o ns and  co m me n t s.  A s   w e l l  a s   t he  D ire c tor  a nd  t h e  m e m b ers  of  t he  C A O S EE  la bora t or y  of   t h e   d ep a r t m e n t   of  e l ect ri c a l   eng i nee r i n g  of  t he  F a c u l t y   o f  Tec h n o l o g y   o f  the   un i v ersi ty  T A H R I  MO H A MMED   of  B ec har  and  t h i s   f or  t he   assista n ce  provided m ainly in  l ogistics.     REFE RENCES   [1]   O.   B o u g h a z i ,  A.  B ou me die n n e ,  a n d  H.  G la ou i  “S l i ding   M o d e   B ac k s t epp i ng  Co nt rol  o f   I nd ucti on   M o t or”,   Int e rn ation a l  Jo u r n a l of Po wer   E l ect ronics an d Dri ve System   ( I JPEDS ) , Vo l . 4 ,  No .  4 , pp .  4 81 ~4 88 ,  2 0 1 4 .   [2]   A.   A la lei ,   e t  a l .,   “ S e lf -T unin g   F u zzy  B ased   P I  Co nt ro l l er  f or  D FI M  Powered  by  T wo  M atrix  Convert e rs,”   Int e rn ation a l  Jo u r n a l of Po wer   E l ect ronics an d Dri ve System   ( I JPEDS ) , v ol /issu e:  7 (3),  pp   66 5-6 7 6 , 20 1 6 .   [3]   N.   P etit,  P .   Rou c hon,   " Automati c  Dynami cs  a nd   S yst e m s   C ont r o l " ,   M I NES Pa ri sT ech ,   CA S - Aut o m a tio n an d   Sys t em s Center,   M a th ematics  and  Syst ems Unit , F ebru ary 2 0 1 1 .  [4]   P .   B orne,   G.   d au ph in ,  J - P.   R i c hard,   F.   R o t ella,   "Cont rib u tion   à   l a  com m a nd e  préd ict i ve  n o n   l i n éaire  d ' u n e   m achi n e   sy nch r on e à aiman t s  perm anen ts" ,   T hès e  so u t e nu e à Un iv ers i t é  UQ AC C A NADA, en 2010 .  [5]   N.   B ezzo uh   " Co mm an de  R ob us te  d u  M o t e ur  A s y n c hro n e  B a sée   S u r  l a   Théo rie  de  L yap uno v, " T hèse  d e   M a g i s t er  en  Elect ro t echnique, U n i versité H AD J   LAKHD A R  Batna, A l géri e, 20 10.  [6]   A.   H azzab   " Co m m a nd e  d e s  s y s t èm es  p ar  l ogiq u e  f l o u e ,   r éseaux   n e u ron e s  et  a l g o r it hm es  g énétiq ues " .   Th èse  de  Do cto r at E S S c ien ces, U ni vers i t é U S T O r an,  A l gérie,  2 0 06.  [7]   T.   L amech e.   " Co mm an de  R ob ust e   d u  M o t e ur  Asynch r on e  Bas ée  S u r  la   T hé o r ie   d e   Ly a p un ov ,"   T hè se   s o u te nu   l e   :  06/05 / 2 010, HADJ  LA K H DAR  Batna,   A l gérie.  [8]   S .   D e  H ill erin ,  " C o m m a nde  r o bus te  d e  s y s t èm e s   n on  l i n é a i res  i n c ertai n s,  "   E dit i o n   HAL,  archi v es -ou v ertes . f r ,  20 13 .   [9]   Bou s m a h a   B ou chi b a,  A bd e l d j ebar  H azz ab ,  H a c h em i  Glao ui,  F e llah   M ed-Karim,   I s maï l   K halil  Bo usserhane,   P ierre  Sicard,  " Decentrali zed  P I  C o ntrol l er  f or  M u ltimotor s  W e b  Windi n g  S y stem ",  J o urna l  o f  Au t o mat i o n ,  Mob il e   Robot i cs &   Intelli gen t   Systems ,  2 0 12.   [10]   A.   M il oudi,   “Etud e   e t  co n cept i o n   d e  r é gu lat e urs  ro bu st es  d ans   d ifféren t es   s t r atégies  de  c o m m a n d es  d ’un   m o t e ur   asy n ch ron e , ”   P hD   T h e sis,  U ni ve rs tit y   o f   M o h a med  Bo ud iaf  of  Oran , A l g eri a , 2 00 6.  [11]   V.  D.  Yu rk evi c , “ Ad van ces  i n   P I D   con t rol”,   E d i t ion   P ublished   on li ne  2 01 1.  [12]   T.   M .  Ch ik ou ch e,  A .  M ezouar,  T .  Terras   and   S .   H ad jeri.   “ V ari a b l e   Ga in   P I  Co ntr o lle r  De sign   f or  S pe e d   C on tr ol  o f  a  D oub ly   F ed  I n d uction  Motor”,  ETA S R  - En g i neeri n g ,  T echn o l ogy  &   A ppli e d S c ience  Resea r c h ,  V o l .   3 ,  N o .  3 ,   4 3 3 - 43 9, 2 01 3.   [13]   S .  B o y d ,  M .   H a s t ,   a n d   K .  J .   Å s t r ö m ,   “ M I M O   P I D   t u n i n g  v i a  i t e r a t ed  L MI  r estriction”,  In t. J .  Ro bu st No nl in e a r   Contr o l ,  v o l  26,  pp .   1 71 8–1 73 1,  2 0 16.   [14]   A .  O m a r i ,   e t  a l . ,   “ d S P A C E  D S 1 1 0 4  B a s e d  R e a l   T i m e   I m p l e m e n t a t i o n   o f   S lid ing   M o d e   C ont rol   o f   I nd uctio n   Mo t o r,”   Inter nati o n a l  Jour na l of Power   El ectr o n i cs  and  Drive  Syst em  ( I JPED S ) ,   vol .  9 ,   i s s u e   2 ,   pp.  5 46-5 5 8   20 18 .  [15]   G.   I m a ne,  et  a l.,   “ N eu ral  Ad apti v e   K al man   F i lt er  f or  S ens o rles s   V ect or  C o n t r ol   o f   Ind u ct ion   M o to r,”  International   Jou r n a l  o f   Po we r Elect ronics  and  Dri ve Sys t em  ( I JPED S ) ,   vol  8 ,   i ssu e  4,    p p .  1 841-1 8 5 1 ,   2 01 7.  [16]   S h ah ruz  S M ,   S ch wartz  AL .  “N o n li near  P I  com p ens a to rs   t hat   ach iev e  h i gh   p erf o rm ance, ”  J Dyn  S y st,  Me asure   Contr o l ;  v o l .   1 1 9 ,   no   5 ,   pp.   1 05–10 ,   1 997 .  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94  I n t   J Po w   Elec  &  Dr i  Sy st,  Vo l. 1 0 ,  No . 3 ,   S e p   2 019   :     1 1 7 8   –   1 186  1 186 [17]   F .   M okhtari ,   P .   S i card  an d  A .   H azz ab .   “ D ecen trali zed  N on li near  Con t ro l  St rategies  f o r   D i s t u rb ance  R e ject io n  i n   Wind in g  Sy ste m s” .   I EEE Interna t ional  Elect r i c Mac h ines   &  Dr ives  C o nf erence  ( I E M DC ) ,  2 011 .  [18]   Y.X.  S u  a .   b ,  Do ng   S u n   a ,  B . Y.  D u a n  b.  “ De sig n   o f  a n   e nh a n c e d  n on li near  P ID  c ont rol l er”.  E LS EVIER,  M echa t ro n i cs,  v ol 15 ,   p p . 1 00 5– 10 24 , 20 0 5 .   [19]   P . R.  P ag i l l a ,  N.B.  S i r ask a r,  a n d   R .V.  Dwi ve d u l a ,   “ D ecen tral ized   c on tro l   o f  web   p r ocess i ng  lin es, ”   I EEE   Tra n sac t ion   on c o ntrol  syst ems  technology , vo l . 1 5 , No .  1 ,  p p . 1 06 -11 7 , Jan.   20 07 .   [20]   Y . X.   S u,   B . Y .   Du an and C. H.  Zheng ,   “ N o n lin ear  P ID  c o n t r ol   o f   a  si x-DOF  p aralle l  mani pula t o r”,  IE E   Pro ceedi n g s   o n l i n e ,  chi n a,   2004 .   [21]   P.   M i s h r a ,   V .  K u ma r,  K . P .S .  Ra n a ,   “An   o n   l i ne   t un e d   n ov e l   n on li near  P I  co nt ro ller  f o r  sti c ti on   c om pen s atio n  i n   p n eu m a tic  c ont rol   val v es ”,  2 015  IS A .  P u b l is hed  b y   E l s evi e r Ltd,   2 0 1 5 .    [22]   J .   H an,  “N on li n ear  D es ign   M e t h o d s   f o r  Co nt rol  S y ste m s ” ,  T h e Pro c .  Of   T h e  1 4 t h  IFA C   W o rld Congr ess ,   Beiji ng,  19 99 .  [23]   S .   T ak ash i ,  Y.  N egi s hi  a n d   B .  Yas u s h i,  “ a  T D OF   P ID  c o n trol  s y s t em   d esign   b y   r ef errin g   t o   th e  m d -p id   c ontro l  syste m  and  its  s ensiti v ities”,   2 013 E u r o p e a n   Con t rol Co n f eren ce ( E CC) ,  Ju l y   17 - 1 9 , 20 1 3 ,   Z ürich ,  S witzerland .  [24]   K.  J .  Hu n t ,  R.  R .  M a ure r ,  “Com pa riso n  o f   l in e a r   a nd   n o n lin e a r   f eedb a ck  c o n t rol   o f   h eart  rate  f o r   t read m ill  ru nn in g”,   IS S N :  (P ri nt )  2 1 6 4 -2 5 8 3  (On lin e)  J ou rnal   hom ep age:   htt p ://www.tand fonl ine. co m / l o i / t s s c 20 ,  Zu ri ch ,  26   M a y   20 16 .  [25]   M o teu r s  e t   C ontrô leurs ,   E d i ti on ,   F e st o   E u rl ,  E - ma i l   :   in fo_ f r @ fe s t o . c o m ,   20 17 .       BIOGRAPHI E S  OF  AUT HORS       M o h a m m e d  T O U H A M I  w a s  b o r n   i n  B é c h a r  ( A l g e r i a )  o n   N o v e m b e r  1 3 ,  1 96 5.   H e  g r adu a ted  i n   eng i n e eri n g   f r o m  D JIL A L I   L i a bès   Un iversit y , F acult y o f   T echn o lo gy ,   D e partmen t  o f   Electro ni c s   Engineering  in   S idi  B e l - Abbes  (A l g eria),   i n  1 9 9 0 .  He  r ec ei ved   t h e   M aster  o f   E l ectri cal  En gin eerin g   f r om   T A H RI  M oham m e d  Univers i t y ,  F acult y  o f   T echn o lo gy ,  D e partm e n t   o f  El ectrical   E n g i n eerin g  i n   B éch ar   ( Al geria),   in  2013.   C urrent ly   doin g   r es earch   a t  the  labo rato ry  CAOSE E   U n i ve rs it y  M.   T AHRI  Béchar  t o  ob tain  a   d o c to rate.   His   re s earch  i nt erest s   c o n cern :   a u to ma t i o n   a n d   i nd us tr i a l  c o mpu t in g.        Pierre  S icard  (S’84–M’85)  receiv ed  t h e   B . S .   deg r ee   i n  t echno lo g y   o f   e lectricit y   f rom   t h e  S u p e rior  T echn o l ogy   S cho o l,   M on tréal,   QC,   Can a da,   i n   1 98 5,   t he  M . S .   d egree   in  i nd us tri a l  elect roni cs  f ro m  th e  U n i v ersi ty  o f   Queb ec  at   T roi s   R ivières,   C a n a da,   in   1 99 0 ,   a nd   t he  P h . D .   deg r ee  in  e lectrical  e n g i n eerin g  f r om   R enss e l aer  P o l ytechn i c  In s t i t u t e ,   T r o y ,  N Y ,  i n   1 9 9 3 .     H e   joine d   t he  U n i v e rsi t y  of   Q uébec  at   T ro i s -R i v iè res   as   a   P rofes s o r  i n   e lect rical   e n g i n eerin g,  i n   19 92 .   He  i s   curren t l y   C h a irm a n  of   t he  C haire  de  r ech er che  H y d r o -Qu é bec  s u r  la  P u i s s ance  et  l’É n ergi e  É l ectriqu e  (CP E E )   a nd   a   m em b e r  of   t h e   R esearch   G ro up   in  I ndustr i a l  El e c tronics,  b o t h   at  t he  U n i vers it é  du   Q u é bec  at   T rois -Riv ières.   H i s   r esearch   i n t erest s   c o n cern:   m od eli ng,   con t roller  and   ob server  d es ig n  for  no nlin ear  s ystem s ,   co nt ro l   i n   po wer  elect ronics,  p a ss ivit y- bas e d  co nt ro l,   a dap tiv e  con t rol,  a nd   n eu ral  n e two r ks .       Ab delj ebar  H azzab   r ec ei ved   h i s   St ate  En g i ne er,  M . S . ,  an d  P h .  D   d e grees   i n  El ectri cal  En gin eerin g  f r om   t h e   E lectri cal  E ngin eering   In sti t ute  o f   T he  U n i v ers i ty  o f  Science s   a nd  Tech nol og y  of   O ran   (USTO ) ,  A l geri a  in   1 9 95,  1 9 9 9 ,   a nd  20 06,   r es p e c t i v e l y .  H e   i s  c u r r e n t l y  a   P r of ess o r  of   E l e ctri ca l   Engin eerin g  at  t he  U n i v e rsity  o f   Béchar   ( Al geria),  wh ere  h e   h as  b een   t he   Di rector  o f   th e   Resear ch   L abo r at ory   o f   C omm a nd ,  Anal ys es,  and   O pt imization  of   E lect ro- En ergeti c  S y st ems  sin ce  2 0 0 9 .  Hi s  re s earch  i n t e r est s   c on cern:    power  q uality,   model i ng,   modern  con t roller  and   o b serv er  d esig n  for  no nli n ear  s y s t e ms,  cont ro l   o f  p o wer  elect roni cs,   m u l t i d ri ve   sy st e m s an d el ec t r ical veh icl e , and   adap ti ve co n t r ol  and  no n lin ear  s ys te m s   d i a gn ostic.        M o k h tari   F o u a d   r ec eiv e d  hi s  P h D  deg r ee   i n  El ec t r ical   E n g ineeri n g  entitl ed  " Controlling   Ham i lto n i a n  Co n t ro lled   P orts   S yst e ms.   Ap p l icatio n  to   a   w i n d e r"   f r om   t h e   U ni vers it y  of   Q u e bec  at  T roi s -R ivières   (CANA D A )  i n   2 010.  H e  i s   P rof e s s or  a t   the  Univ ers i t y   o f   Tech nol og y,   o f  Qu ebec  at   T ro is -Rivières  (CA N A DA).   H i s  research  i n t erest s   c o n ce rn :  i n d u s t rial  e l ectron i cs,   anal ogi c  and   m o d e li ng ,  con t roll e r   a nd   o b s erv e r  des i gn  f or  n o n li near s ys te m s .        Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.