T E L K O M N I K A ,   V o l . 1 0 ,   N o . 1 ,   M a r c h   2 0 1 2 ,   p p .   1 7 ~ 2 4   I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   a c c r e d i t e d   b y   D G H E   ( D I K T I ) ,   D e c r e e   N o :   5 1 / D i k t i / K e p / 2 0 1 0           1 7       R e c e i v e d   N o v e m b e r   2 2 th ,   2 0 1 1 ;   R e v i s e d   F e b r u a r y   1 0 th ,   2 0 1 2 ;   A c c e p t e d   F e b r u a r y   1 5 th ,   2 0 1 2   O p e r a t i o n   o f   a   F u z z y   C o n t r o l l e d   H a l f - B r i d g e     D C - C o n v e r t e r   a s   a   W e l d i n g   C u r r e n t - S o u r c e       Z a h r a   M a l e k j a m s h i d i 1 ,   M o h a m m a d   J a f a r i 2 * ,   K o u r o s h   M a h m o o d i 3     1 D e p t . o f   El e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   M a r v d a s h t   b r a n c h ,   I s l a m i c   A z a d   U n i v e r s i t y ,   M a r v d a s h t ,   I r a n   2 * D e p t .   o f   E l e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   F a s a   b r a n c h ,   I s l a m i c   Az a d   U n i v e r s i t y ,   F a s a ,   I r a n   3 Ar s a n j a n   T e c h n i c a l   a n d   Pr o f e s s i o n a l   E d u c a t i n g   C e n t e r ,   Ar s a n j a n ,   I r a n   e - m a i l :   m o h a m m a d _ j a f a r i @ i a u f a s a . a c . i r ,   z m a l e k j a m s h i d i @ m i a u . a c . i r       A b s t r a k     Se b u a h   s u m b e r   a r u s   m e s i n   l a s   t e r k e n d a l i   l o g i k a   F u z i   ( F C W M )   d i p e r k e n a l k a n   d a l a m   m a k a l a h   i n i ,   d a n   k i n e r j a   m e t o d e   k e n d a l i   b a r u   i n i   k e m u d i a n   d i b e b e r k a n .   Pe n g e n d a l i   F u z i   i n i   d i t e r a p k a n   p a d a   m e s i n   l a s   u n t u k   m e m p e r b a i k i   b e b e r a p a   m a s a l a h   p a d a   p r o s e s   p e n g e l a s a n .   Pe n g e n d a l i   c e r d a s   b a r u   i n i   m e n j a m i n   a r u s   k o n s t a n   s e l a m a   p e n g e l a s a n   u n t u k   m e n i n g k a t k a n   k u a l i t a s   p e n g e l a s a n .   I n i   j u g a   m e n y e d i a k a n   b e b e r a p a   f i t u r   s e p e r t i   f u n g s i   s t a r t - c e p a t   d a n   a n t i - m a c e t ,   d a n   m o d e   s i a g a   u n t u k   p e n g h e m a t a n   e n e r g i .   Ef e k t i v i t a s   m e s i n   l a s   c e r d a s   i n i   d i b u k t i k a n   d e n g a n   h a s i l   e k s p e r i m e n   d a n   u j i   t a h a n   l a m a .   H a s i l   p e n e l i t i a n   m e n u n j u k k a n   b a h w a   F C W M   y a n g   d i r a n c a n g   d a p a t   d i g u n a k a n   d a l a m   i n d u s t r i   p e n g e l a s a n   b e r g e r a k .       K a t a   k u n c i :   W e l d i n g   M a c h i n e -   F u z z y   C o n t r o l l e r - I n v e r t e r -   H a l f   Br i d g e         A b s t r a c t     n e w   F u z z y   c o n t r o l l e d   w e l d i n g   m a c h i n e   ( F C W M )   c u r r e n t   s o u r c e   i s   i n t r o d u c e d   i n   t h i s   p a p e r   a n d   t h e   r e s u l t s   o f   t h e   n e w   c o n t r o l   m e t h o d   a r e   e x p l a i n e d .   T h e   F u z z y   c o n t r o l l e r   i s   a p p l i e d   t o   t h e   w e l d i n g   m a c h i n e   t o   i m p r o v e   s o m e   p r o b l e m s   o f   w e l d i n g   p r o c e s s .   T h e   n e w   i n t e l l i g e n t   c o n t r o l l e r   g u a r a n t i e s   a   c o n s t a n t   c u r r e n t   d u r i n g   w e l d i n g   t o   i m p r o v e   w e l d i n g   q u a l i t y .   I t   a l s o   p r o v i d e s   s o m e   f e a t u r e s   s u c h   a s   h o t - s t a r t   a n d   a n t i - s t u c k   f u n c t i o n   a n d   a   s t a n d b y   m o d e   f o r   e n e r g y   s a v i n g .   T h e   e f f e c t i v e n e s s   o f   t h i s   i n t e l l i g e n t   w e l d i n g   m a c h i n e   w a s   p r o v e n   b y   t h e   e x p e r i m e n t a l   r e s u l t s   a n d   d u r a b l e   t e s t .     T h e   r e s u l t s   s h o w   t h a t   d e s i g n e d   F C W M   c a n   b e   u s e d   i n   m o b i l e   w e l d i n g   i n d u s t r i e s .       K e y w o r d s :   W e l d i n g   M a c h i n e -   F u z z y   C o n t r o l l e r - I n v e r t e r -   H a l f   Br i d g e         1 .     I n t r o d u c t i o n   T h e   a r c   w e l d i n g   p r o c e s s   c o n s i s t s   o f   h e a t i n g   t h e   m e t a l   s u r f a c e s   o f   t h e   p a r t s   t o   b e   j o i n e d   t o   t h e i r   p l a s t i c   T e m p e r a t u r e   t h r o u g h   p a s s a g e   o f   h i g h   A C   o r   D C   e l e c t r i c   c u r r e n t .   T h e   e l e c t r i c   a r c   ( t h a t   i s   d i s c h a r g e   i n t o   a   g a s )   i s   i g n i t i o n   b e t w e e n   t h e   e l e c t r o d e   a n d   t h e   p i e c e s   a t   l o w   v o l t a g e   d r o p s   ( 1 0 - 4 0   V )   a t   h i g h   c u r r e n t s   ( 5 - 2 0 0 0   A )   [ 1 ] . T h e   m a n u a l - m e t a l   a r c   w e l d i n g   w i t h   c o n s u m a b l e   e l e c t r o d e s   ( s t i c k s )   f o r m   a p p r o x i m a t e l y   3 0 %   o f   a l l   w e l d i n g   s y s t e m s   [ 1 ] .   T h e   m a n u a l   w e l d i n g   m a c h i n e s   u s e   t h e   h i g h   f r e q u e n c y   i n v e r t e r s   t o   p r o v i d e   h i g h   c a p a c i t y   c u r r e n t s   d u r i n g   o p e r a t i o n .   T h e   i n v e r t e r   o p e r a t i o n   f r e q u e n c y   i s   b e t w e e n   2 0 - 1 0 0   k H z   t h r o u g h   t h e   u s e   o f   s e m i c o n d u c t o r s   d e v i c e s   w i t h   p o w e r   p e r f o r m a n c e s   ( M O S F E T   a n d   I G B T   t r a n s i s t o r s )   [ 1 ] .   I n   t h i s   p a p e r   a   H a l f   B r i d g e   h i g h   f r e q u e n c y   i n v e r t e r   i s   u s e d   t o   p r o v i d e   a n   a p p r o p r i a t e   c u r r e n t   o n   w e l d i n g   p o i n t .     T h e   c o n v e n t i o n a l   a n a l o g   w e l d i n g   m a c h i n e   g e n e r a t e s   t h e   s t e a d y   P W M   f o r   d r i v i n g   I G B T   o f   i t s   i n v e r t e r   a n d   c o n t r o l s   t h e   o u t p u t   w e l d i n g   c u r r e n t   b y   t u r n i n g   o n   o r   o f f   o f   I G B T   s w i t c h e s   [ 4 ] .   S o   i t   c a n   n o t   r e g u l a t e   w e l l   t h e   q u a l i t y   o f   w e l d i n g   c u r r e n t   t o   t r a c k   t h e   s e t t i n g   w e l d i n g   C u r r e n t   [ 2 ] , [ 3 ] .   I n   T h e   o t h e r   c o n t r o l   m e t h o d ,   t h e   o u t p u t   w e l d i n g   c u r r e n t   c o n t r o l l e d   b y   c h a n g i n g   t h e   d u t y   c y c l e   o f   P W M .   T h e   c h a n g e s   B a s e d   o n   t h e   e r r o r   b e t w e e n   t h e   v a l u e s   o f   f e e d b a c k   o u t p u t   w e l d i n g   c u r r e n t   a n d   t h e   s e t t i n g   c u r r e n t   a p p l i e d   t o   a   f u z z y   c o n t r o l l e r .   T h e   r e q u i r e m e n t s   f o r   a   g o o d   D C - a r c   w e l d i n g   m a c h i n e   c a n   b e   e x p l a i n e d   a s   t h e   f o l l o w i n g :   F i r s t l y ,   a n   o u t p u t   w e l d i n g   c u r r e n t   e a s i l y   a c h i e v e s   t h e   s e t t i n g   w e l d i n g   c u r r e n t   a t   f i r s t   w e l d i n g .   S e c o n d l y ,   t h e   o u t p u t   w e l d i n g   c u r r e n t   o f   a n   e l e c t r i c   a r c   m u s t   b e   m a i n t a i n e d   c o n s t a n t   d u r i n g   t h e   w e l d i n g   p r o c e s s   [ 2 ] .   I n   t h i s   p a p e r   w e   u s e   a   f u z z y   c o n t r o l l e r   t o   c h a n g e   t h e   d u t y   c y c l e   o f   P W M   s y s t e m .   T h e   F u z z y   c o n t r o l l e r   w i l l   a d j u s t   t h e   e     0   a s   t     .   A l s o   b y   u s i n g   a   H o t - S t a r t   f u n c t i o n   t h e   o u t p u t   c u r r e n t   o f   F u z z y   c o n t r o l l e d   w e l d i n g   m a c h i n e   ( F C W M )   e a s i l y   a c h i e v e s   t h e   s e t t i n g   c u r r e n t   a t   w e l d i n g   s t a r t   o f   s t a t e .   S o   t h e   e l e c t r i c   a r c   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                  I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   1 0 ,   N o .   1 ,     M a r c h   2 0 1 2   :     1 7     2 4   1 8 o f   F C W M   e a s i l y   c r e a t e s   a n d   m a i n t a i n s .   B y   a d j u s t i n g   t h e   v a l u e   o f   t h e   H o t - S t a r t   v o l u m e ,   t h e   F C W M   c a n   i n c r e a s e   t h e   i n i t i a l   s e t t i n g   c u r r e n t   f r o m   % 2 0   t o   % 1 0 0   b i g g e r   t h a n   t h e   s e t t i n g   w e l d i n g   c u r r e n t   a t   s t a r t .   T h e n   t h e   i n i t i a l   s e t t i n g   c u r r e n t   i s   d e c r e a s e d   t o   t h e   s e t t i n g   w e l d i n g   c u r r e n t   a c c o r d i n g   t o   e x p o n e n t i a l   c u r v e .         2 .     S t r u c t u r e   o f   F C W M   T h e   o v e r a l l   s t r u c t u r e   o f   F C W M   i s   i l l u s t r a t e d   i n   F i g u r e   1 .   T h e   A C   i n p u t   v o l t a g e   r e c t i f i e d   b y   i n p u t   A C / D C   r e c t i f i e r   a n d   a p p l i e d   t o   h i g h   f r e q u e n c y   i n v e r t e r .   T h e   t r a n s i s t o r s   S 3   a n d   S 4   a r e   c o m m a n d e d   a l t e r n a t i v e l y   a   s e m i   p e r i o d .   T h e   v o l t a g e   d r o p s   o n   c a p a c i t o r s   C   i s   e q u a l   w i t h   1 / 2 V d c   a n d   c o n n e c t s   a l t e r n a t i v e l y   t o   p r i m a r y   w i n d i n g   o f   t r a n s f o r m e r   v i a   s w i t c h i n g   t r a n s i s t o r s   i n   d i f f e r e n t   p o l a r i t i e s .   A t   T h e   s e c o n d a r y   w i n d i n g   o f   h i g h   f r e q u e n c y   t r a n s f o r m e r   t h e   s q u a r e   w a v e   h i g h   f r e q u e n c y   v o l t a g e   i s   r e c t i f i e d ,   f i l t e r e d   a n d   a p p l i e d   t o   t h e   w e l d i n g   s t i c k s .   A   c o n t r o l   c i r c u i t   i s   u s e d   t o   c o n t r o l   t h e   o u t p u t   c u r r e n t   o f   w e l d i n g   m a c h i n e .   T h e   F u z z y   L o g i c   C o n t r o l   ( F L C )   n e i t h e r   r e q u i r e s   a   p r e c i s e   m a t h e m a t i c a l   m o d e l i n g   o f   t h e   s y s t e m   n o r   c o m p l e x   c o m p u t a t i o n s   [ 5 ] - [ 8 ] .   T h i s   c o n t r o l   t e c h n i q u e   r e l i e s   o n   t h e   h u m a n   c a p a b i l i t y   t o   u n d e r s t a n d   s y s t e m s '   b e h a v i o r ,   a n d   i s   b a s e d   o n   q u a l i t a t i v e   c o n t r o l   r u l e s .   T h u s ,   c o n t r o l   d e s i g n   i s   s i m p l e ,   s i n c e   i t   i s   o n l y   b a s e d   o n   l i n g u i s t i c   r u l e s .     T h i s   a p p r o a c h   l i e s   o n   t h e   b a s i c   p h y s i c a l   p r o p e r t i e s   o f   t h e   s y s t e m s   a n d   i t   i s   p o t e n t i a l l y   a b l e   t o   e x t e n d   c o n t r o l   c a p a b i l i t y   e v e n   t o   t h o s e   o p e r a t i n g   c o n d i t i o n s   w h e r e   l i n e a r   c o n t r o l   t e c h n i q u e s   f a i l   [ 5 ] , [ 9 ] .   A s   i l l u s t r a t e d   i n   F i g u r e   1 .   T h e   f u z z y   c o n t r o l l e r   p r o v i d e s   a   r e f e r e n c e   s i g n a l ,   w h i c h   i s   a p p l i e d   t o   a   s t a n d a r d   P W M   m o d u l a t o r .   T h e   P W M   d u t y - c y c l e   i s   p r o p o r t i o n a l   t o   t h e   r e f e r e n c e   s i g n a l   a n d   c o n s e q u e n t l y   t h e   d u t y   c y c l e   o f   s e m i c o n d u c t o r   s w i t c h e s   a n d   o u t p u t   c u r r e n t   c h a n g e s   a c c o r d i n g   t o   F u z z y   r e f e r e n c e   s i g n a l .   T h e   s t r u c t u r e   o f   f u z z y   c o n t r o l l e r   i s   e x p l a i n e d   i n   t h e   n e x t   s e c t i o n .           F i g u r e   1 .   O v e r a l l   s c h e m e   o f   F C W M       2 . 1 .   S t r u c t u r e   o f   F u z z y   C o n t r o l l e r   T h e   f i r s t   i m p o r t a n t   s t e p   i n   t h e   f u z z y   c o n t r o l l e r   d e s i g n   i s   s e l e c t i o n   o f   t h e   i n p u t   a n d   o u t p u t   v a r i a b l e s .   I n   t h i s   p r o j e c t ,   t h e   i n v e r t e r   o u t p u t   c u r r e n t   i s   s e l e c t e d   a s   i n p u t   v a r i a b l e   w h e r e a s   t h e   o n l y   o u t p u t   v a r i a b l e   i s   i n v e r t e r   o u t p u t   v o l t a g e .   D i f f e r e n t   p a r t   o f   f u z z y   c o n t r o l l e r   s u c h   a s   s e l e c t i o n   o f   m e m b e r s h i p   f u n c t i o n s ,   F u z z i f i e r ,   I n f e r e n c e   m e t h o d   a n d   D e f u z z i f i e r   a r e   e x p l a i n e d   i n   t h e   n e x t   s e c t i o n s .     2 . 2 .   S e l e c t i o n   o f   M e m b e r s h i p   F u n c t i o n s   F u z z y   s e t s   m u s t   b e   d e f i n e d   f o r   e a c h   i n p u t   a n d   o u t p u t   v a r i a b l e .   A s   s h o w n   i n   F i g u r e   2 ,   f i v e   f u z z y   s u b s e t s   P L   ( P o s i t i v e   L a r g e ) ,   P M   ( P o s i t i v e   M e d i u m ) ,   Z E   ( Z e r o ) ,   N L   ( N e g a t i v e   L a r g e ) ,   N M   ( N e g a t i v e   M e d i u m )   h a v e   b e e n   c h o s e n   f o r   c u r r e n t   e r r o r   a n d   c u r r e n t   e r r o r   c h a n g e   a s   i n p u t   v a r i a b l e s .   A l s o   t h r e e   f u z z y   s u b s e t s   ( Z E ,   P M ,   P L ) ,   h a v e   b e e n   s e l e c t e d   f o r   t h e   w e l d i n g   t i m e   v a r i a b l e .   F o r   t h e   o u t p u t   v a r i a b l e   f i v e   f u z z y   s u b s e t s   h a v e   b e e n   u s e d   ( P L ,   P M ,   Z E ,   N M ,   N B ) ,   i n   o r d e r   t o   s m o o t h   t h e   c o n t r o l   a c t i o n .   A s   s h o w n   i n   F i g u r e .   2 ,   t r i a n g u l a r   a n d   t r a p e z o i d a l   s h a p e s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       O p e r a t i o n   o f   a   F u z z y   C o n t r o l l e d   H a l f - B r i d g e   D C - C o n v e r t e r   a s   a   .   ( Z a h r a   M a l e k j a m s h i d i )   1 9 h a v e   b e e n   a d o p t e d   f o r   t h e   m e m b e r s h i p   f u n c t i o n s ;   t h e   v a l u e   o f   e a c h   i n p u t   a n d   o u t p u t   v a r i a b l e   i s   n o r m a l i z e d   i n   [ - 1 , 1 ]   b y   u s i n g   s u i t a b l e   s c a l e   f a c t o r s .                                               a .   c u r r e n t   e r r o r   m e m b e r s h i p   f u n c t i o n s                   b .   C u r r e n t   e r r o r   c h a n g e   m e m b e r s h i p   f u n c t i o n s                                           c .   W e l d i n g   t i m e   m e m b e r s h i p   f u n c t i o n   d .   M e m b e r s h i p   f u n c t i o n   o f   r e f e r e n c e   o u t p u t       F i g u r e .   2 .   M e m b e r s h i p   f u n c t i o n s   o f   i n p u t   a n d   o u t p u t   v a r i a b l e s       2 . 3 .   D e r i v a t i o n   o f   C o n t r o l   R u l e s   F u z z y   c o n t r o l   r u l e s   a r e   o b t a i n e d   f r o m   t h e   a n a l y s i s   o f   t h e   s y s t e m   b e h a v i o r .   I n   t h e i r   f o r m u l a t i o n   i t   m u s t   b e   c o n s i d e r e d   t h a t   u s i n g   a p p r o p r i a t e   c o n t r o l   r u l e s   d e p e n d i n g   o n   t h e   o p e r a t i n g   c o n d i t i o n s   c a n   g r e a t l y   i m p r o v e   t h e   i n v e r t e r   p e r f o r m a n c e s   i n   t e r m s   o f   d y n a m i c   r e s p o n s e   a n d   r o b u s t n e s s   [ 1 0 ] .   T h r e e   i n p u t   v a r i a b l e   s e l e c t e d   f o r   f u z z y   s y s t e m   t o   c o n t r o l   t h e   o u t p u t   c u r r e n t   i n   d i f f e r e n t   c i r c u m s t a n c e s   a c c o r d i n g   t o   e q u a t i o n s   ( 1 ) ,   ( 2 ) ,   a n d   ( 3 ) .   C u r r e n t   e r r o r   ( I e ) ,   w h i c h   i s   d i f f e r e n c e   b e t w e e n   o u t p u t   c u r r e n t   a n d   r e f e r e n c e   c u r r e n t   d e f i n e d   b y   o p e r a t o r .   C u r r e n t   e r r o r   c h a n g e s   ( I e D )   w h i c h   i s   t h e   d i f f e r e n c e   b e t w e e n   e r r o r s   s i n c e   T = K   t o   T = K - 1 .   T h e   w e l d i n g   t i m e   d u r a t i o n   ( W T D )   i s   t h e   t h i r d   v a r i a b l e   c a l c u l a t e d   b y   m i c r o c o n t r o l l e r   a n d   i s   u s e d   t o   c h a n g e   t h e   d u t y   c y c l e   o f   s w i t c h i n g   d e v i c e s .       ) ( ) ( ) ( K I K I K e R E F O I - =                                           ( 1 )   ) 1 ( ) ( ) ( - - = D K e K e K e I I I                                         ( 2 )   ) 0 ( ) ( ) ( T K T K T W - = D                                                     ( 3 )     F o r   i n s t a n c e ,   w h e n   t h e   o u t p u t   c u r r e n t   i s   m u c h   h i g h e r   t h a n   o f   t h e   s e t   p o i n t   c u r r e n t   ( P L ) ,   t h e   e r r o r   c h a n g e   i s   h i g h   ( P L )   a n d   t h e   w e l d i n g   t i m e   e r r o r   i s   m e d i u m   ( P M ) ,   t h e   o u t p u t   d u t y   c y c l e   m u s t   b e   r e d u c e d   s t r o n g l y   ( N L )   i n   o r d e r   t o   o u t p u t   c u r r e n t   a p p r o a c h   t o   s e t   p o i n t   a s   s o o n   a s   p o s s i b l e .   S e c o n d l y ,   w h e n   i n v e r t e r   c u r r e n t   e r r o r   ( I e )   a p p r o a c h e s   z e r o   ( Z E ) ,   e r r o r   c h a n g e   ( N M )   i s   d e c r e a s i n g   l o w l y   a n d   w e l d i n g   t i m e   e r r o r   i s   m e d i u m   ( P M )   t h e n   t h e   o u t p u t   d u t y   c y c l e   c h a n g e   s h o u l d   b e   t h e   l o w e s t   ( Z E ) .   T h e   s e l e c t e d   c o n t r o l   r u l e s   a r e   d e s c r i b e d   h e r e a f t e r .   T h e s e   r u l e s   c a n   o b t a i n   i n   a   t a b l e   t o   b r i e f   a n d   a r e   p r e s e n t e d   h e r e :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                  I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   1 0 ,   N o .   1 ,     M a r c h   2 0 1 2   :     1 7     2 4   2 0 I f     W T D   i s   ( Z E )   , t h e n   U   i s   ( P L )   I f   I e   i s   ( N L )   a n d   I e D i s   ( N L )   a n d   W T D   i s   ( P M ) ,   t h e n   U   i s   ( P L )   I f   I e   i s   ( N L )   a n d   I e D i s   ( N M )   a n d   W T D   i s   ( P M )   , t h e n   U   i s   ( P L )   I f   I e   i s   ( N L )   a n d   I e D i s   ( Z E )   a n d   W T D   i s   ( P M )   , t h e n   U   i s   ( P L )   I f   I e   i s   ( N M )   a n d   I e D i s   ( Z E )   a n d   W T D   i s   ( P M ) ,   t h e n   U   i s   ( P M )   I f   I e   i s   ( N M )   a n d   I e D i s   ( P M )   a n d   W T D   i s   ( P M )   , t h e n   U   i s   ( Z E )   I f   I e   i s   ( Z E )   a n d   I e D i s   ( Z E )   a n d   W T D   i s   ( P L ) ,   t h e n   U   i s   ( Z E )   I f   I e   i s   ( P M )   a n d   I e D i s   ( P L )   a n d   W T D   i s   ( P M )   , t h e n   U   i s   ( N L )   I f   I e   i s   ( P L )   a n d   I e D i s   ( P L )   a n d   W T D   i s   ( P M )   , t h e n   U   i s   ( N L )   I f   I e   i s   ( Z E )   a n d   I e D i s   ( P M )   a n d   W T D   i s   ( P M )   , t h e n   U   i s   ( N M )   I f   I e   i s   ( P M )   a n d   I e D i s   ( Z E )   a n d   W T D   i s   ( P M )   , t h e n   U   i s   ( N M )   I f   I e   i s   ( P M )   a n d   I e D i s   ( P L )   a n d   W T D   i s   ( P L )   , t h e n   U   i s   ( N L )     I n   d e s i g n   o f   F L C   p a r a m e t e r s ,   t h e r e   a r e   n o   p r e c i s e   c r i t e r i a   t o   s e l e c t   g a i n s ,   f u z z y   s e t   c h a r a c t e r i s t i c s   a n d   f u z z y   a l g o r i t h m   c o m p l e x i t y .   O n l y   g e n e r a l   g u i d e l i n e s   f o r   t h e   d e s i g n   o f   t h e   F L C   c a n   t h e r e f o r e   b e   g i v e n .   F o r   t h e   p u r p o s e   o f   g e n e r a l i t y ,   t h e   u n i v e r s e   o f   d i s c o u r s e   f o r   e a c h   f u z z y   v a r i a b l e   w a s   n o r m a l i z e d   b e t w e e n   [ - 1 ; 1 ] .   T h e   s c a l e   f a c t o r s   g r e a t l y   a f f e c t s   t h e   b a n d w i d t h   a n d   t h e   o v e r a l l   p e r f o r m a n c e   o f   t h e   c o n t r o l l e r   a n d   s o m e   h e u r i s t i c   t u n i n g   c a n   b e   u s e d   i n   o r d e r   t o   i m p r o v e   c h a r g e r   p e r f o r m a n c e s .         2 . 4 .   F u z z y   A l g o r i t h m   a n d   S o f t w a r e   F e a t u r e s   T h e r e   a r e   n u m b e r s   o f   w a y s   o n   h o w   t o   d e f i n e   f u z z y   i m p l i c a t i o n s ,   t h e   s e n t e n c e s   c o n n e c t i v e   a n d ,   e l s e   u s e d   f o r   t h e   f u z z y   r u l e s   a n d   t h e   i n f e r e n c e   m e c h a n i s m ;   c r i t e r i a   a n d   p r o p e r t i e s   c a n   b e   f o u n d   i n   t h e   l i t e r a t u r e   [ 6 , 7 ] .   I f   T h e   f u z z i f i c a t i o n   p r o c e s s   i s   d o n e   t h r o u g h   f u z z y   s i n g l e t o n s   a n d   t h e   M a m d a n i ' s   M i n - M a x   f u z z y   i m p l i c a t i o n   i s   u s e d   a s   i n f e r e n c e   m e t h o d   t h e   o u t p u t   i n f e r r e d   v a l u e , ( ) X f   a s   a   f u n c t i o n   o f   i n p u t   v a r i a b l e s   i X c a l c u l a t e d   a s   b e l o w   n o n l i n e a r     f u n c t i o n   ( 4 ) .     = = = = - = M i i A n i M i i A n i X X Y X f l l 1 1 1 1 1 ) ( m i n ) ( m i n ) ( 1 1 m m                                                   ( 4 )     I n   o u r   p r o j e c t ,   a c c o r d i n g   t o   t h e   a b o v e   c r i t e r i a       ( ) ( ) { } ) ( , , m i n W l I l I l l T e e D D = m m m m                             ( 5 )         L a s t l y ,   t h e   C e n t e r   o f   A r e a   m e t h o d   w a s   s e l e c t e d   f o r   t h e   d e f u z z i f i c a t i o n   p r o c e s s .   W i t h   t h e s e   c h o i c e s   t h e   i n f e r r e d   v a l u e   o f   p w m U D   t h e   c o n t r o l   a c t i o n   i n   c o r r e s p o n d e n c e   t o   t h e   v a l u e   ( I e   ) ,   ( I e D )   a n d   ( W T D )   i s :     ( ) = = = D m l l m l l l p w m U U p w m U 1 1 m                                     ( 6 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       O p e r a t i o n   o f   a   F u z z y   C o n t r o l l e d   H a l f - B r i d g e   D C - C o n v e r t e r   a s   a   .   ( Z a h r a   M a l e k j a m s h i d i )   2 1 W h e r e   l U i s   s i n g l e t o n   v a l u e   o f   f u z z y   o u t p u t   v a r i a b l e   u s i n g   t h e   l - t h   r u l e   a n d   ) ( p w m l m   i s   t h e   d e g r e e   o f   F u l f i l l m e n t   o f   t h e   l - t h   r u l e .       3 .     C o n t r o l   i m p l e m e n t a t i o n   a n d   P r a c t i c a l   R e s u l t s   I n   F i g u r e   3 ,   t h e   o v e r a l l   s o f t w a r e   p r o g r a m   i s   p r e s e n t e d   i n   a   f l o w c h a r t .   T h e   s c h e m e   i n c l u d e s   t w o   b a s i c   s e c t i o n s :   a   s o f t w a r e   p r e p r o c e s s i n g   s e c t i o n ,   w h e r e   c o n t r o l l e r   i n p u t s   a r e   e v a l u a t e d ,   F u z z y   i n f e r e n c e   p r o c e s s   i s   p e r f o r m e d   a n d   o u t p u t   v a r i a b l e   i s   c o m p u t e d .   T h e   o t h e r   s e c t i o n   i n c l u d e s   d a t a   a c q u i s i t i o n   p r o c e s s   a n d   h a r d w a r e   c o m m a n d s .       F i g u r e   3 .   F u z z y   c o n t r o l   s o f t w a r e   f l o w c h a r t       T h e   a b o v e   m e n t i o n e d   s e c t i o n s   a r e   s t o r e d   i n   t h e   m e m o r y   o f   a   8 0 C 1 9 6   M i c r o c o n t r o l l e r .   F i g u r e   4   s h o w s   t h e   o v e r a l l   h a r d w a r e   b l o c k s   o f   F C W M   d e s i g n e d .                                                 F i g u r e   4 .   F u n c t i o n a l   b l o c k s   o f   F C W M   h a r d w a r e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                  I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   1 0 ,   N o .   1 ,     M a r c h   2 0 1 2   :     1 7     2 4   2 2 S e v e r a l   f u n c t i o n a l   h a r d w a r e   f e a t u r e s   d e s i g n e d   f o r   F C W M   t o   m a k e   i t   a p p l i c a b l e   i n   p r a c t i c a l   w e l d i n g   e x p e r i e n c e s .   T h e s e   f e a t u r e s   i n c r e a s e   s t a b i l i t y   a n d   s a f e t y   o f   o p e r a t i o n .     T h e   r e f e r e n c e   s i g n a l   a s   a   n o n l i n e a r   f u n c t i o n   o f   t h e   i n p u t   v a r i a b l e s   i s   c a l c u l a t e d   i m p l e m e n t e d   b y   t h e   m i c r o c o n t r o l l e r   o n   b a s e   o f   a   f u z z y   i n f e r e n c e   p r o c e s s .   T h e   o u t p u t   r e f e r e n c e   s i g n a l   u s e d   t o   c h a n g e   t h e   d u t y   c y c l e   o f   a   c o u p l e   o f   c o m p l e m e n t a r y   P W M   m o d u l a t e d   s i g n a l s .   T h e   P W M   s i g n a l s   a p p l i e d   t o   s e m i c o n d u c t o r   s w i t c h e s   t o   c o n t r o l   o u t p u t   w e l d i n g   c u r r e n t   . t h e   o u t p u t   c u r r e n t   v a r i a t i o n   w a s   v e r i f i e d   b y   a   H A L F -   B R I D G E   i n v e r t e r   t o p o l o g y .   F i g u r e   5   s h o w s   t h e   s c h e m a t i c   o f   p o w e r   c i r c u i t s .             F i g u r e   5 .   S c h e m a t i c   o f   p o w e r   c i r c u i t s   o f   F C W M           F i g u r e   6 .   I m p l e m e n t a t i o n   o f   F C W M       T h i s   i n t e l l i g e n t   w e l d i n g   m a c h i n e   w a s   m a d e   i n   R e s e a r c h   a n d   D e v e l o p m e n t   D e p a r t m e n t   o f   E M C   C o m p a n y   a n d   e x p e r i m e n t a l l y   t e s t e d .   F i g u r e   6   s h o w s   t h e   h a r d w a r e   i m p l e m e n t e d   s y s t e m .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       O p e r a t i o n   o f   a   F u z z y   C o n t r o l l e d   H a l f - B r i d g e   D C - C o n v e r t e r   a s   a   .   ( Z a h r a   M a l e k j a m s h i d i )   2 3 4 .     E x p e r i m e n t a l   R e s u l t s   T h e   d e s i g n e d   F C W M   e x p e r i m e n t a l l y   t e s t e d   i n   s e v e r a l       w e l d i n g   p r a c t i c e s   . t h e   o u t p u t   c u r r e n t   i s   s e t   a t   8 0 A   a n d   t h e   v a l u e   o f   h o t - s t a r t   v o l u m e   i s   s e t   4 0 % .   A   d a t a   a c q u i s i t i o n   s y s t e m   i s   u s e d   t o   r e g i s t e r   o u t p u t   c u r r e n t   a n d   v o l t a g e   v a r i a t i o n s   v i a   a   s a m p l i n g   c i r c u i t .   T h e   w a v e f o r m s   o f   C E V   o n   I G B T   s w i t c h e s   a n d   g a t e   d r i v i n g   s i g n a l s   o b s e r v e d   v i a   o s c i l l o s c o p e   a n d   s h o w e d   i n   F i g u r e   7   f o r   b o t h   o f   a c t i v e   a n d   i n a c t i v e   w e l d i n g   t i m e s .   T h e   r e c o r d e d   s a m p l e s   o f   o u t p u t   w e l d i n g   c u r r e n t   a n d   v o l t a g e   v a r i a t i o n s   r e c e i v e d   a n d   d r e w   b y   E X C E L L   s o f t w a r e .   T h e   s a m p l i n g   t i m e   i s   1 0 m s . T h e   d r a w n   g r a p h s   s h o w   t h a t   o u t p u t   c u r r e n t   r a p i d l y   r a i s e d   a b o u t   % 1 4 0   o f   a d j u s t e d   c u r r e n t   a t   f i r s t   w e l d i n g   b e c a u s e   o f   t h e   h o t - s t a r t   o p e r a t i o n .   T h e   o u t p u t   c u r r e n t   r e a c h e s   t o   t h e   s e t   p o i n t   c u r r e n t   a p p r o x i m a t e l y   7 0 0 m s   a f t e r   s t a r t   t i m e   a n d   r e m a i n e d   c o n s t a n t   f o r   t h e   n e x t   t i m e s   t o   p r o v i d e   a   u n i f o r m   a n d   c o n s t a n t   w e l d i n g .   B y   h o t - s t a r t   f u n c t i o n   t h e   e l e c t r i c   a r c   i s   e a s i l y   m a d e   a n d   m a i n t a i n e d   a t   f i r s t .   T h e   c u r r e n t   o u t p u t   t r a c k s   t h e   s e t t i n g   w e l d i n g   c u r r e n t   v e r y   w e l l .   T h e   r e c o r d e d   d a t a   s h o w   t h a t   t h e   c u r r e n t   e r r o r   i s   c o n v e r t e d   t o   z e r o   a b o u t   8 0 0   m s   a f t e r   s t a r t   t i m e .                     ( a )                                                                                                                             ( b )               ( c   )                                                                                                                           ( d )     F i g u r e   7 .   W a v e   f o r m s   o f   I G B T   s wi t c h e s   i n   % 1 0   ( a ) ,   % 5 0   ( b ) ,   a n d   No - l o a d   ( d ) .   G a t e   d r i v i n g   s i g n a l s   ( c )       1 1 4 2 7 4 0 5 3 6 6 7 9 9 2 1 0 5 1 1 8 1 3 1 1 4 4 1 5 7 1 7 0 1 8 3 1 9 6 2 0 9 2 2 2 2 3 5 T i m e ( S a m p l e ) O u t p u t   V o l t a g e                   1 1 4 2 7 4 0 5 3 6 6 7 9 9 2 1 0 5 1 1 8 1 3 1 1 4 4 1 5 7 1 7 0 1 8 3 1 9 6 2 0 9 2 2 2 2 3 5 T i m e O u t p u t   C u r r e n t     ( a )   o u t p u t   v o l t a g e   v a r i a t i o n   d u r i n g   w e l d i n g                         ( b )   o u t p u t   c u r r e n t   v a r i a t i o n   d u r i n g   w e l d i n g     F i g u r e   8 . o u t p u t   c u r r e n t   a n d   v o l t a g e   v a r i a t i o n s   i n   a   w e l d i n g   t e s t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                  I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   1 0 ,   N o .   1 ,     M a r c h   2 0 1 2   :     1 7     2 4   2 4 5 .     C o n c l u s i o n s   T h i s   p a p e r   i n t r o d u c e s   a   n e w   F u z z y   C o n t r o l l e d   W e l d i n g   M a c h i n e   ( F C W M )   w h i c h   i m p r o v e d   s o m e   p r o b l e m s   o f   t r a d i t i o n a l   s y s t e m s   . t h i s   i n t e l l i g e n t   w e l d i n g   m a c h i n e   i n c r e a s e s   w e l d i n g   c u r r e n t   s i m u l t a n e o u s l y   a t   t h e   s t a r t   t i m e   t o   p r o v i d e     H o t - s t a r t   a n d   a n t i - s t u c k   o p e r a t i o n .   T h e   d e s i g n e d   F C W M   h a s   a   s m a l l   s i z e   a n d   l i g h t   w e i g h t   a n d   s a v e   e n e r g y   i n   c o m p a r i s o n   w i t h   f o r m e r   s y s t e m s .   A   f u z z y   c o n t r o l l e r   i s   a p p l i e d   t o   t h e   H a l f - B r i d g e   i n v e r t e r   t o   c o n t r o l   t h e   o u t p u t   w e l d i n g   c u r r e n t .   T h e   F C W M   i n c r e a s e s   w e l d i n g   q u a l i t y ,   s t a b i l i t y   a n d   r e l i a b i l i t y   o f   w e l d i n g   p r o c e s s   a n d   c a n   h a v e   a   g r e a t   o f   c o n t r i b u t i o n   t o   t h e   m o b i l e   w e l d i n g   i n d u s t r i e s .   T h e   e f f e c t i v e n e s s   o f   t h e   F C W M   w a s   p r o v e n   b y   t h e   e x p e r i m e n t a l   r e s u l t s .       R e f e r e n c e s   [ 1 ]       G a b b r i e l   N i c o l a e   PO PA,   I o s i f   PO PA,   So r i n   I o a n   D EAC O N U .   C o a t e d   e l e c t r o d e   m a n u a l - m e t a l   Ar c   W e l d i n g   w i t h   h i g h   f r e q u e n c y   w e l d i n g   i n v e r t e r   p o w e r   s o u r c e s .   6 t h   I n t r n a t i o n a l   c o n f e r e n c e   o n   e l e c t r o m e c h a n i c a l   a n d   p o w e   s y s t e m s .   M o l d o v a .   2 0 0 7 .   [ 2 ]       N g o   M a n h   D u n g ,   Ba   D a   Pa r k ,   Y e o n g   D e u g   J e o n g ,   Sa n g   B o n g   Ki m .   D e v e l o p m e n t   o f   d i g i t a l   D C - Ar c   w e l d i n g   m a c h i n e   I SEE .   2 0 0 5 .   [ 3 ]       Y   T a k a s a k i ,   T   So n o d a ,   F u j i i .   D e v e l o p m e n t   o f   a   p o r t a b l e   s p o t - w e l d i n g   m a c h i n e ,   M a g n e t i c s   C o n f e r e n c e ,   I N T ER M AG   2 0 0 3 .   I EEE  I n t e r n a t i o n a l .   2 0 0 3 :   H B - 0 6 .     [ 4 ]     YM   C h a e ,   J G h o ,   H M o k ,   W S   Sh i n .   n e w   i n s t a n t a n e o u s   o u t p u t   c u r r e n t   c o n t r o l   m e t h o d   f o r   i n v e r t e r   a r c   w e l d i n g   m a c h i n e .   Po w e r   El e c t r o n i c s   Sp e c i a l i s t s   C o n f e r e n c e   ( P ESC ) ,   3 0 t h   An n u a l   I EE E .   1 9 9 9 ;   1 :   5 2 1 -   5 2 6 .     [ 5 ]     H J   Z i m m e r m a n .   F u z z y   s e t   t h e o r y   a n d   i t s   a p p l i c a t i o n s .   M A,   U SA:   Kl u w e r   Ac a d e m i c   Pu b l i s h e r s   N o r w e l l .   1 9 9 1 .   [ 6 ]     N a s u t i o n   H ,   J a m a l u d d i n   H ,   Sy e r i f f   J M .   En e r g y   a n a l y s i s   f o r   a i r   c o n d i t i o n i n g   s y s t e m   u s i n g   f u z z y   l o g i c   c o n t r o l l e r .   T EL KO M N I KA.   2 0 1 1 ;   9 ( 1 ) :   1 3 9 - 1 5 0 .   [ 7 ]     Pi t c h a i Vi j a y a   K,   M a h a p a t r a   K.   Ad a p t i v e - f u z z y   c o n t r o l l e r   b a s e d   s h u n t   a c t i v e   f i l t e r   f o r   p o w e r   l i n e   c o n d i t i o n e r s .   T EL KO M N I KA.   2 0 1 1 ;   9 ( 2 ) :   2 0 3 - 2 1 0 .   [ 8 ]     Pa n j a i t a n   SD ,   H a r t o y o   A.   l i g h t i n g   c o n t r o l   s y s t e m   i n   b u i l d i n g s   b a s e d   o n   f u z z y   l o g i c .   T EL KO M N I KA.   2 0 1 1 ;   9 ( 3 ) :   4 2 3 - 4 3 2   [ 9 ]     C C   L e e .   F u z z y   L o g i c   i n   C o n t r o l   s y s t e m :   F u z z y   L o g i c   C o n t r o l l e r   -   Pa r t   I .   I EEE  T r a n s .   O n   S y s t e m ,   M a n   a n d   C y b e r n e t i c s .   1 9 9 0 ;   2 0 ( 2 ) :   4 0 4 - 4 1 8 .   [ 1 0 ]     Vi s w a n a t h a n ,   R   O r u g a n t i ,   D   Sr i n i v a s a n .   u n i v e r s a l   f u z z y   c o n t r o l l e r   f o r   a   n o n l i n e a r   p o w e r   c o n v e r t e r .   F U Z Z - I EEE’ 0 2   C o n f .   R e c .   2 0 0 2 :   4 6 5 1 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.