Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mp ut er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l.   11 ,  No.   1 ,  Febr uar y   2021 , pp.  802 ~ 814   IS S N: 20 88 - 8708 ,  DOI: 10 .11 591/ ijece . v11 i 1 . pp 802 - 814          802       Journ al h om e page :  http: // ij ece.i aesc or e.c om   P erform ance  c om pariso n  b etween   variants PI D  c ontrolle rs and  u nity  fee db ac k co ntrol sys tem  f or th e respo nse of th e angula r  position  of  th e D C moto r       Musta fa A.  M ha w esh   Al - Furat  Al - Aw sat  T ec hni cal  Un ive rsit y ,   Ir aq       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   Ma y  11, 202 0   Re vised  A ug 7, 20 20   Accepte d  Aug 17,  2020       Thi s  pape r  proposed  a  det ai l ed  stud y   for  the   resp onse  of  angul ar  posit ion  of   the   ro tor  of  a  DC  m otor.   It  is  a  compara t ive   ana l y sis  to  th e  beha vior   o f     the   DC  m otor  when  the   m otor  is  al one  an d  when  it   is  with  cont rollers.   Furthermore,   a  c om par ison  bet w ee n  the   r esponse s  of  cont ro ll ers  t hems el ves.   A  conve nti ona l  PID   cont roll er  w hic h  was  tune d  b y   using  Ziegler  a nd  Nichol s   m et hod  was  proposed  in  th is  pa per .   Also,   Modif ic a ti on  PID   controlle rs   wer e   proposed  in  thi s   pape r .   The  m odifi c at ion  PID   co ntrol lers   are   PI - D  cont roller   and  I - PD   cont ro ll er .   Math emati c al   c al cu lations  were   done  to   ge t  the   tra nsfer   func ti ons  for  th e   DC  m otor  and  the   controll ers.   Ti m e  dom ai n  spec if ic a ti ons  and  figure s  we re  obtained  f or   ea ch  ca se   b y  using  Matl ab   progra m .     The   obt ai ned   r esult s  were   su m m ari ze d  in  t a ble s.  Th is  paper  det ermined   which  the  cont r oll er  is  the  best   one  dep endi ng  on  the   ob ta in ed  figure s  an d     the   ti m e  dom ai n   spec ifica t ions.   Ke yw or d s :   DC  m oto r  m odel ing   I - P D  c on tr oller   PI D   co ntr oller   PI - D  c on tr oller   Zie gler  a nd  Ni cho ls   m et ho d     This   is an  open   acc ess arti cl e   un der  the  CC  B Y - SA   l ic ense .     Corres pond in g  Aut h or :   Mustafa  A. M ha wes h ,    Al - F ur a t  Al - A wsat   Tec hn ic al  Unive rsity ,   Kufa,  N a j af , Ir aq.   Em a il :  m us ta fa azzam @atu.edu.iq       1.   INTROD U CTION   DC  m oto rs  ar e  com m on ly  us ed  in  m any  u ses  becau s e  it   has  si m plici t y  and   accu rac y  in  con trol   char act e risti cs.  It  is  use d  i n  r obotic  arm s,  el ect ric  trai ns   a nd  car s,  ste el   rol li ng   m i ll s,   dro nes,   c onvey or  belts,   and  cra nes   [1 - 7] .  T her e   are   a   lot  of   resea rc hes  wer e   ac hieved  on   the  s pe ed  c on t ro l  of  DC  m oto rs.  M os t  of  them   us ed  the   PID  c on t ro ll er  to   set   the  DC  m oto r  s pe ed   [3,  8,   9] .  PI D   co ntr oller   is  com bin ed   from   pro portion al   ( P) ,  I nteg ral  (I) ,  and   der i vativ e  (D )  c on t ro ll e rs.   T her e fore,   it   is  na m ed  three  te r m s  con tr ollers.  Wh e n  PID  c ontrolle r  is  us e d,  the  res ponse   will   be  go od,  r el ia ble,  an d  r obus t   [ 8,   10 - 12] .  The   P  c on t rol le r  of  P ID  is  us ed   to   dec rease  the   disturba nce  e ffec ts  on  the   syst e m   ou tp ut.  T he  ( I )   c on tr oller  of   PID  is  use d  t o  rem ov e  ste ady - sta te   error.  T he   D  c on t ro ll er o f  PID  is used to  wea ke n  the d ynam ic   resp onse  m akes  the syst e m   m or e stable   [ 2]. P I D  t ran s fe r  f un ct io n  is     PI D  =  (1+   1   +   )       The  a uthors  of  [ 2]   us e d  c onve ntio nal  pro portio nal  integral  der i vative ,  ge netic   al gorithm ,  GA,     to  m od ify   the  PI D  el em ents,  and   a  sel f - t un i ng   f uzzy  PID   con t ro ll er  to  r egu la te   the  spe ed  of   BL DC  m oto r .    The  a uthor s   of  [ 8]   us e d  c on ven ti onal   P ID  an d  PI - D  co ntr ol  to  c on tr ol   a  fly - by - wir e  fligh t .   Th e  auth ors     of  [ 13]   us ed  PID  co ntro ll er  w it h  fr ic ti on   co m pen sat or   to  fix  the  exactl y  angular  posit io n  of   DC  gea red   m oto r.   More ov e r,   the y  us ed  the  U N O  Ard uino  m i cro c ontrolle r  t o  co ntr ol  the  volt age  of  the  brus he d  Nam iki   direct  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Perf orma nce c omp ar iso n bet we en  v ar ia nts  PID co ntr ollers a nd   …   ( Must afa   A. M hawe s h )   803   current  m oto r.   The  a uthors  of   [14]   us e d  P ID  con t ro ll er  t o  gove r n  the  a ngul ar  posit ion   of   DC  m oto r  at ta ch e d  to  a  hydr a ulic  pu m p  valve .  The  auth or  of  [ 15 ]   us e d  P ID   and   F LC  con t r ollers  to  co ntr ol  shun t  D C  mo tor.     The  a uthors  of  [16]   pr e sente d  a  com par iso n  f or   t he  ways   of   tu ning  th e  PI D   t o  re gula te   the  sp ee d  of  direc t   current   m oto r .  The  a uthor s  of   [17]   use d  the  PI D   to  c ontr ol  DC  m oto r  wh e n  the   loa d  is  va riable.  T he  a ut hors   of  [18]  us e d  a t un e d  P I D   to se t t he  s pee d  of  PMDCM . T he a uthors o f  [ 19]   us e d  dif fe ren t  con t ro ll ers  t o  gove r n  the  DC  m oto r.  The  PI D  is  on e  of   them .   The  authors  of  [20 ]   us ed  the   Z - N   m et ho d  to  tune   PI /PI D  con t r ollers  for   inc orp orat ing   f racti onal - orde r  dynam ic s  in  an   e xisti ng  DC  m oto r  c ontrol  sys te m .   Va riants  P I D   c on t ro ll er s   are  pr opos e d  i n  this  pa per  to   co ntro l  t he  a ngula r  posit io n  of   t he  ro t or   of   a  DC  m oto r .  Zie gler  a nd  Ni cho ls  seco nd   m et ho d  (Z - N  2 nd   m e tho d )  is  ap plied   t o  ad just   the  el e m ents  of   P I D  c on t ro ll er  as  s how n  in  Table  1  and  Figure  1.       Table  1.   Z - N 2 nd  m et ho d  tu ning  ru le   de pendi ng on c riti cal  gai n     and crit ic al  p eri od     [18,   21]   Ty p e of  Co n troller         P   0 .5    ∞   0   PI   0 .45    1 1 . 2    0   PID   0 .6    0 .5    0 .12 5            Figure  1 .  PID  con t ro ll er  [ 21 ]       Transfe r  f unct ion o f  it   =  (1+   1   + )* G [ 1 +   [ ( 1 +   1   + ) ] G     PI - D   c o n t r o l l e r   i s   r e a r r a n g e m e n t   t h e   c o n n e c t i o n   o f   P I D   e l e m e n t s .   T h e   D   p a r t   o f   t h e   P I D   i s   c o n n e c t e d   with  the   fee db ack  path.  It  is  us e d  to  preve nt   the  ef fecti ve ness  of  t he  set - point  kick   ph eno m enon  [8,  21 ]   as   sh ow n  in  Fi gur e 2 .           Figure   2 .  PI - D con t ro ll er   [ 21 ]       Transfe r  f unct ion o f  it   =  (1+   1 )* G [ 1 +   [ ( 1   +   1   +   ) ] G     I - P D  co ntr oller   is  rearr a ng em ent  the  co nn ect ion   of  PID  e le m ents,  al so .  T he  P  an d  D  part s  of   the  PID  are  co nnect ed   with  the  fee dback  path .  Th e  influ e nce  of   these  pa rts  w il l  be  on   fee dback  path  only   [21] .     As  s how n  i n  Fi gure  3.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 87 08   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  11 , No .  1 ,  Febr uar y   2021  :    802   -   814   804       Figure   3 .  I - P D con t ro ll er  [ 21 ]       Transfe r  f unct ion o f  it   =  ( 1 )* G [ 1 +   [   ( 1 +   1   +   ) ] G     In  the  sect i on  two  of  t his  pa pe r,   m od el in g  of  DC  m oto r  will   be  prese nted .  T he  re spo ns e   of  the   D C   m oto r  with  va riant   c on t ro ll er s  an d  u nity   f e edb ac k  co ntr ol  s yst e m   will   be  discusse d  in  the   oth er   se ct ion s .   Whe n  it   is  wit h   unit y  feed ba ck  co ntr ol  syst e m ,  the  app r oa ch  will   be  studi ed  in  sect ion   t hr ee .  Wh en  it   is  with   conve ntion al   P ID   c ontrolle r ,  t he  ap proac h  w il l  be  stud ie d  in  sect io n  f our.  There  are  t wo  par ts  i n  the  se ct ion  five.   Part  one  discusse s  the  a ppr oach   o f  us i ng   it   with  m odific at ion   PID  c on t ro ll er,  PI - D   con t ro ll er.  Par t  tw o  discusse s  the  appr oach   of   usi ng   it   with  m od i ficat ion   P I D  co ntr oller,  I - PD   c ontr oller .  The  sect io n  six  will   pr ese nt the  com par ison .  The   sect ion  s e ve n   will  p rese nt t he  conclusi on.       2.   MO DEL IN G  OF  DC M OTOR     The  F ig ur e  4  il lustrate s   the  cir cuit o f  direct c urren t  m oto r , DC m oto r   [1] .           Figure  4.    DC  m oto r  ci rcu it   [ 1]       The  m at he m at i cal  eq uati on s  of D C  m oto r  ca n be  wr it te n   [1,  14, 1 8,   22 - 25] :     V  =    +     + E   ( 1 )     E  ∝   Φ  ω   E =  k  Φ  ω =    ω   ω =      E =          ( 2 )         T  ∝   Φ   =  1   Φ     T =      (3)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Perf orma nce c omp ar iso n bet we en  v ar ia nts  PID co ntr ollers a nd   …   ( Must afa   A. M hawe s h )   805   Me chan ic al  to r qu e  equati on is       T= J   2 2   + B       (4)     The param et ers  of the  D C  m oto r  ca n be  def i ned.     V,   ,  , and      Vo lt age  (v),   r esi sta nce  (Ω),   current  ( A),   and   in duct an ce  (H)  are  th e  arm at ur e   el e m ents  resp e ct ively .   ω and    The  a ngula r  s peed  ( ra d/sec)   an d  t he  a ng ular  posit ion  (r a d)   of  t he  r otor  s haf t  resp ect ively .   E   Ba ck  el ect r omoti ve fo rce  (e. m .f .)  (v)   T   Torq ue (N .m )       Ba ck - em f  co nst ant (v/rad/s )       Torq ue  c onsta nt (N.m /A)   Φ   Flux ( wb)   J   Mom ent o f  ine rtia  o f  roto r,  M OI ,  (K g. 2 )   B   Visco us - Fr ic ti on Coe ff ic ie nt  (N .m .s/rad)     The  La pla ce tr ansfo rm s f or  t he  ( 1 ) ,  ( 2 ) ,  ( 3 ) , a nd  ( 4 )   an d  t heir bloc k diagr a m s can  be ob ta ined:      V( s )  =  ( )   +  ( )   + E ( s)   V( s )  -   E (s) =  ( )   +  ( )       E =   (s)       T(s)  =  ( )       T = J 2 (s)   + B  (s)   T(s) =  S   (s)   (JS   + B)       The  F i gure  5  il lustrate s the   di rect cu rr e nt  m oto r bloc k diag r a m :           Figure   5 .  D irec t C urren t m otor  blo c k diagr a m   [1 , 14]       G  =    =  3 + ( + ) 2   +   (   +   )       G  is t he DC m otor tra ns fe r funct ion.  V  a nd    are  the   in pu t a nd outp ut   rep e ct ively .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 87 08   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  11 , No .  1 ,  Febr uar y   2021  :    802   -   814   806   3.   RESPO NS E  OF  ANGUL A R  P OSITIO N OF THE   ROT OR OF TH E DC M OTO R  WIT H  UN I TY  FEE DBA CK  CONTR OL S YS TE M     To  stu dy  the  resp onse  of   the  DC  m oto r,   a  unit y  feed bac k  con t ro l  syst em   is  us ed  with  the  DC  m oto r.   The  in put  is   a   unit   ste p  f un ct ion   wh il e  th e   sco pe   is  us e d   to   get  t he  re sp onse .  By   us i ng  Ma tl ab  pr ogram ,    the  ti m e  do m ai n  s pecifica ti on s   of   t he   tr ansient  res ponse   an d  t he  r esp on se   fi gur e  can   be   obt ai ned .     The   F ig ur e  6  il lustrate s  it s  bl oc k diag ram .             Figure  6.   The  c on t ro l sy ste m  o f  the  DC m oto r       The  syst em  tran sfe r funct io n  i s     TF =  1 +   =  3 + ( + ) 2   + (   +   ) +       The  pa ram et ers  values  of   D C  m oto r  we re   ob ta ine d  f rom   the  pap er  of   [ 1].   T hey  su m m arized     the  pa ram et ers ’  res ult s  for  th r ee  at tem pts  in  a  Table  2.   The   aver a ge  value s  of   t hese  rea di ng s  a re  use d  i n  this   pap e r  as  s how n  in  Ta ble 3.       Table   2. P a ram et ers  of  DC  mo tor  [1]   Para m eters   1 st   case   2 nd   case   3 rd   case   B (N. m .s )   0 .04 1 2 0 2   0 .04 3 9 2 6   0 .04 2 8 1 6 7   J (Kg. 2 )   0 .05 7 4 1 9   0 .04 4 0 4 2   0 .03 1 8 8     (V/r ad /s)   1 .83 5   1 .80 7 4   1 .86 7 4     (N. m /A)   1 .83 5   1 .80 7 4   1 .86 7 4     (H)   0 .10 4 1 9   0 .10 4 4 2 2 7   0 .10 4 3 0 5     (Ω)   3 .04 8 4   3 .04 3 2 5   3 .04 5 6 5 3       Table   3.   T he  Avera ge  values   of the  par am et ers   Para m eters   Av erage   B (N. m .s )   0 .04 2 6 4 8 2 3 3   J (Kg. 2 )   0 .04 4 4 4 7     (V  / r  ad /s)   1 .83 6 6     (N  . m / A)   1 .83 6 6     (H)   0 .10 4 3 0 5 9     (Ω )   3 .04 5 7 6 7 6 6 7       TF  =  1 +   =  3 + ( + ) 2   + (   +   ) +       TF =  1 . 8366 0 . 004636   3 + 0 . 1398 2   +   3 . 503   +   1 . 8366       The  res pons e  was  got  by  us ing   Ma tl ab  w he n  a  un it   ste p  fu nctio n  is  app l ie d   as  sh own  i n  Fig ur e  7.   Th e  tim e   do m ai n  val ues of t his case  w e re ac qu ire d as  sh ow n  in  Ta ble 4   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Perf orma nce c omp ar iso n bet we en  v ar ia nts  PID co ntr ollers a nd   …   ( Must afa   A. M hawe s h )   807       Figure   7 .  Resp on s e  of  t he  a ngular p os it ion   D C m oto r  with  unit y feed bac k  c o nt ro l sy ste m       Table   4 . Tim e  do m ai n  sp eci ficat ion s  value s  of the  DC  m oto r  w it h u nity  fe edb ac k  c ontr ol  syst e m   Ti m e  Do m a in   Sp e cif icatio n s   Valu e   Ris e ti m e  ( seco n d s)   4 .10 3 4   Settlin g  ti m e  (seco n d s)   7 .34 5 1   Ov ersh o o t ( %)   0   Peak  ( A m p litu d e un it)   0 .99 9 3   Peak  t i m e  ( seco n d s)   1 3 .67 2 6       4.   RESPO NS E  OF  A NGULAR  P OSITI ON  OF  TH E  ROTOR   OF  D C  M OTOR  WI T H   CONVE NTI ONAL PI D C ONTROL LE R   By  ad di ng PID  contr oller to  the syste m , th e b loc k diag ram   will  b e  il lustrat ed  in  the   Fig ure 8 .           Figure  8.   PID  con t ro ll er  with  D C m oto r       Let     = P ID =  ( 1  +   1   +   )   (5)     TF 2   =  1 +     (6)     TF 2 :    Transfe r  f unct ion o f  t he DC  m oto r  with  c on ven ti onal   P I D  con t ro ll er     TF 2   =  (1 +   1   +   )* 3 +   ( + ) 2   +   (   +   ) [ 1 + [ ( 1 +   1   + ) ] 3 +   ( + ) 2   +   (   +   ) ]   (7)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 87 08   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  11 , No .  1 ,  Febr uar y   2021  :    802   -   814   808   TF 2   =  (1 +   1   +   ) *  [ 3 + ( + ) 2   + (   +   ) ]   +   ( 1 +   1   + )   (8)     Using   t he  Z - N   seco nd m et ho d i n  th e   pa pe r  is  to adj us t t he  ele m ents o f  P ID  con t ro ll er.   Pu t    = ∞ a nd    = 0   a nd s u bs ti tute  these  values  i n  the  (8) .     TF ZN   =  3 + ( + ) 2   + (   +   ) +       ( 9 )     TF ZN :    Transfe r  f unct ion o f  t he DC  Motor wit h C onve ntio nal P ID Co ntro ll er  wh en  Zie gler Nic ho ls  Met hod  is use d   By  u sin g  R ou t h Hurwitz  C rite rio n  to  f in d  t he     val ue     3         (   +   )     2     ( + )         S   (   +   )   -       ( + )   0   0         0     (   +   )   -       ( + )   =  0        =  (   +   ) ( + )       (10)     By  su bs ti tuti ng  the  values   of   t he   T a ble  3  in  the  (10) ,    = 57. 5247   By   exam ining   the  c oeffici ents  of  t he  first  c olu m n ,  the   sus ta ined  os ci ll at ion  will   occur  wh e n    =  57. 5247.   Th us  the  criti cal  g ai n     will   be  57.524 7.     W it h gain    set   equ al      =  57.52 47, th e  ch a ract erist ic  eq ua ti on of  TF ZN will  b e      3 + ( + ) 2   + (   +   ) + 57 . 5247   = 0     The  f re qu e ncy o f  t he  sust ai ne d  osc il la ti on   can  be  obta ined  by  substi tuti ng  S   =  j ω  in  the  c har act erist i c   equ at io n .     (  ) 3 + ( + ) (  ) 2   + (   +   )  + 57 . 5247   = 0     - ( + ) 2   +  57 . 5247   =  0     2   =  57 . 52 47 ( +   )   = 755.5 937       = 27. 4 881 ra d/sec     Ther e f or e,  the   crit ic al  p erio d (  )  can  be o btained .        =  2   = 0 . 2286  se cond     , , a nd    can b e  obtai ned f ro m  Ziegler  Nich ols  Seco nd Met ho d  ta ble,   T a b le   1 .       = 0.6      = 34. 5148       = 0.5    =  0.114 3 sec       = 0.1 25    = 0 . 02 86 sec     The param et ers  of P ID co ntr ol le r  are a vaila bl e n ow,  and it i s goin g  t o be t un e d by them .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Perf orma nce c omp ar iso n bet we en  v ar ia nts  PID co ntr ollers a nd   …   ( Must afa   A. M hawe s h )   809   Gett ing   t he  tra ns fe r  f unct io n  of   t he   DC  m oto r  with  P ID  c on t ro ll er  ca n  be   done   by  retu rn i ng   bac k    to   (8)   ( the   TF 2   eq ua ti on )   a nd  s ub s ti tuti ng   the   P I D  par am et ers  a nd  the   values   of   T a ble  3 .  T he  respo ns e  ca n  be   go t  by  us i ng   Ma tl ab  wh en  a  un it   ste p  func ti on   is  app li ed   as  sh own  in  Fi gure  9 .   Tim e  d om ai n  v al ues  of   this  case are a cq uir ed  Ta ble  5.       TF 2   =  (1+   1   + ) *  [ 3 + ( + ) 2   + (   +   ) ] +   ( 1 +   1   + )     TF 2   =  2 +   +         4   + ( + ) 3 + ( +   +   ) 2   +     +         (11)     TF 2   =  0 . 20 7 2 + 7 . 24 5 +   63 . 39   0 . 00 05 299 4   +   0 . 0 15 9 8 3   +   0 . 60 74 2 + 7 . 2 45   +   63 . 39               Figure   9 .  Resp on s e  of  t he  a ngular p os it ion   of  the  DC m oto r ro t or   with  PID  con t ro ll er       Table  5 . Tim e  do m ai n  sp eci ficat ion s  value s  of the  DC  m ot or w it h  PID  c ontr oller   Ti m e  Do m a in   Sp e cif icatio n s   Valu e   Ris e ti m e  ( seco n d s)   0 .05 5 9   Settlin g  ti m e  (seco n d s)   0 .55 7 4   Ov ersh o o t ( %)   4 8 .73 0 2   Peak  ( A m p litu d e un it)   1 .48 7 3   Peak  ti m e  ( seco n d s)   0 .14 9 6       5.   RESPO NS E  OF  THE   ANGULA R  PO S ITION  OF  THE   ROTO R  OF  D C  MOTO R  WI TH  MO DIFI CA T ION S  PI D C ONTROL LE R   5.1.   Usin g PI - D  c on t rolle r   By  ad di ng PI - D  c on t ro ll er t o t he  syst em , th e b loc k diag ram  w il l be ill us t ra te d  in t he   Fi gur e 10 .     TF 3   =  (1+   1 )* 3 +   ( + ) 2   +   (   +   ) [ 1 +   [ ( 1 +   1   + ) ]   3 +   ( + ) 2   +   (   +   ) ]   (12)     TF 3   =  (1+   1 )  *  [ 3 +   ( + ) 2   +   (   +   ) ] +   ( 1 +   1   +   )   (13)         TF 3   =    +         4   + ( + ) 3 + ( +   +   ) 2 + +         (14)     TF 3 :    Transfe r  f unct ion o f DC  m oto r  wit h  m od ific at ion   PI - D  c on trolle r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 87 08   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  11 , No .  1 ,  Febr uar y   2021  :    802   -   814   810   TF 3   can  be  got  by  us in g  th e  rea di ng s  of   Ta ble   and   t he  sam e  values  of    tu ni ng   pa ram et ers,   wh ic h  is   us e d  in t he  c onven ti onal  P I D con t ro ll er .   T he  r es pons e ca n b e got by  us in g M at la b  w he n  a   unit  step  funct ion  is   app li ed  as s ho wn in Fi gure  11.  Tim e   do m a i n v al ues  of this  case are  obtai ned as s how n  i n  Ta ble  6.     TF 3   =  7 . 245 +   63 . 39   0 . 00 05 299 4   +   0 . 0 15 9 8 3   +   0 . 60 74 2 +   7 . 2 45   +   63 . 39               Figure   10 . PI - D  c on t ro ll er  wi th D C  m oto r           Figure  11.   Re s pons e  of the  angu la r po sit io n of t he DC m oto r  roto r wit h  P I - D  c on t ro ll er       Table   6 . Tim e  do m ai n  sp eci ficat ion s  va lue s  of the  DC M oto r  w it h PI - D  c on t ro ll er   Ti m e  Do m a in   Sp e cif icatio n s   Valu e   Ris e ti m e  ( seco n d s)   0 .06 0 3   Settlin g  ti m e  (seco n d s)   0 .59 8 7   Ov ersh o o t ( %)   6 1 .83 6 9   Peak  ( A m p litu d e un it)   1 .61 8 4   Peak  ti m e  ( seco n d s)   0 .17 4 5       5.2.   Usin g I - P D  c on t rolle r   By  ad di ng   I - P D  c on t ro ll er t o t he  syst em , th e b loc k diag ram  w il l be ill us t ra te d  in t he  Fi gur e 12.     TF 4   =  ( 1 )* 3 + (   +   ) 2   +   (   +   ) [ 1 +   [ ( 1 +   1   +   ) ] 3 + ( + ) 2   +   (   +   ) ]     (15)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N: 20 88 - 8708       Perf orma nce c omp ar iso n bet we en  v ar ia nts  PID co ntr ollers a nd   …   ( Must afa   A. M hawe s h )   811   TF 4   =  ( 1 ) *  [ 3 + ( + ) 2   + (   +   ) ] + ( 1 +   1   + )     ( 16 )     TF 4   =          4   + ( + ) 3 + ( +   +   ) 2 +   +         ( 17 )     TF 4 :    Transfe r  f unct ion o f DC M ot or w it h  Mo dific at ion   I - P D  C on trolle r   TF 4   can  be  go t  by  us in g  the  read i ng s  of   T able  3  and   t he  sam e  values  of    tun i ng  pa ram et ers,   wh ic h  is  us e d  in t he  c onven ti onal  P I D con t ro ll er .   T he  r es pons e ca n b e got by  us in g M at la b   w hen  a  unit  step  funct ion  is   app li ed   as s ho wn in Fi gure  13. Ti m e   do m a i n values  of this  case are  obtai ned as s how n  i n  Ta ble  7.     TF 4   =    63 . 39   0 . 00 05 299 4   +   0 . 0 15 9 8 3 +   0 . 60 74 2   +   7 . 2 45   +   63 . 39               Figure   12.   I - P D  c on t ro ll er  wi th D C  m ot or           Figure   13 . Res pons e  of the  angu la r po sit io n of t he DC m oto r  roto r wit h  I - PD  c ontr oller       Table   7 . Tim e  do m ai n  sp eci ficat ion s  value s  of the  DC  m oto r  w it h  I - P D  c on t ro l le r   Ti m e  Do m a in   Sp e cif icatio n s   Valu e   Ris e ti m e  ( seco n d s)   0 .11 3 3   Settlin g  ti m e  (se co n d s)   0 .49 4 1   Ov ersh o o t ( %)   1 3 .70 5 9   Peak  ( A m p litu d e un it)   1 .13 7 1   Peak  ti m e  ( seco n d s)   0 .28 0 5     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.