I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   A d v a n c e s   i n   A p p l i e d   S c i e n c e s   ( I J A A S )   V o l .   8 ,   N o .   4 ,   D e c e m b e r   2 0 1 9 ,   p p .   2 6 9 ~ 2 7 8   I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4 ,   D O I :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j a a s . v 8 . i 4 . p p 2 6 9 - 2 7 8       2 6 9       J o u r n a l   h o m e p a g e :   h t t p : / / i a e s c o r e . c o m / o n l i n e / i n d e x . p h p / I J A A S   R e a l   t i m e   s i m u l a t i o n   o f   s e n s o r l e s s   c o n t r o l   b a s e d   o n   b a c k - E M F   o f   P M S M   o n   R T - L a b / A R T E M I S   r e a l - t i m e   d i g i t a l   s i m u l a t o r       A .   I d i r 1 , 3 ,   A .   A h r i c h e 2 ,   K .   K h e t t a b 3 ,   Y .   B e n s a f i a 4 ,   M .   K i d o u c h e 5   1 , 2 , 5 A p p l i e d   A u t o m a t i o n   L a b o r a t o r y ,   B o u m e r d e s   U n i v e r s i t y ,   A l g e r i a   3 D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r s i t y   M o h a m e d   B o u d i a f   o f   M ' s i l a ,   A l g e r i a   4 D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   B o u i r a   U n i v e r s i t y ,   A l g e r i a       A r t i c l e   I n f o     A B S T R A C T     A r t i c l e   h i s t o r y :   R e c e i v e d   A p r   2 4 ,   2 0 1 9   R e v i s e d   O c t   3 ,   2 0 1 9   A c c e p t e d   N o v   1 ,   2 0 1 9       R e a l - t i m e   s i m u l a t i o n   ( R T )   i s   v e r y   u s e f u l   f o r   r a p i d   p r o t o t y p i n g   o f   c o m p l e x   a n d   e x p e n s i v e   s y s t e m s   u s i n g   t h e   h i g h   p e r f o r m a n c e   o f   a   m u l t i p r o c e s s o r   s y s t e m .   I t   h a s   m a n y   a p p l i c a t i o n s   i n   t h e   f i e l d   o f   t e s t i n g   c o n t r o l l e r s   a n d   p r o t e c t i o n   s y s t e m s   u n d e r   r e a l   c o n d i t i o n s .   I n   t h i s   a r t i c l e ,   R e a l - t i m e   s i m u l a t i o n s   r e s u l t s   o f   s e n s o r l e s s   c o n t r o l   o f   p e r m a n e n t   m a g n e t   s y n c h r o n o u s   m o t o r   ( P M S M )   a r e   p r e s e n t e d .   T h i s   s i m u l a t o r   c o n s i s t s   o f   t w o   m a j o r   s u b s y s t e m s ,   s o f t w a r e   w i t h   a   M a t l a b   /   S i m u l i n k   a n d   h a r d w a r e   i n c l u d i n g   F P G A   b o a r d s   f o r   d a t a   a c q u i s i t i o n ,   c o n t r o l   b o a r d s   a n d   s e n s o r s .   T h e   t w o   s u b s y s t e m s   w e r e   c o o r d i n a t e d   t o g e t h e r   t o   a c h i e v e   t h e   s i m u l a t i o n   R T .     T o   e s t i m a t e   t h e   r o t o r   p o s i t i o n ,   a   s l i d i n g   m o d e   o b s e r v e r   ( S M O )   b a s e d   o n   b a c k   e m f s   o f   t h e   m o t o r   w a s   i m p l e m e n t e d .   T h e   s t a b i l i t y   o f   t h e   p r o p o s e d   m e t h o d   w a s   v e r i f i e d   u s i n g   t h e   c o n c e p t   o f   L y a p u n o v .   A   r e a l - t i m e   s y s t e m   b a s e d   o n   F P G A ,   i s   u s e d   f o r   i m p l e m e n t i n g   a n d   t e s t i n g   t h e   a l g o r i t h m   f o r   r o t o r   p o s i t i o n   e s t i m a t i o n   b a s e d   o n   b a c k - e m f   t r a c k i n g .   K e y w o r d s :   P M S M   R e a l   t i m e   s i m u l a t i o n   R T - L a b   S e n s o r l e s s   c o n t r o l   S l i d i n g   m o d e   o b s e r v e r   C o p y r i g h t   ©   2 0 1 9   I n s t i t u t e   o f   A d v a n c e d   E n g i n e e r i n g   a n d   S c i e n c e .     A l l   r i g h t s   r e s e r v e d .   C o r r e s p o n d i n g   A u t h o r :   A b d e l h a k i m   I d i r ,   A p p l i e d   A u t o m a t i o n   L a b o r a t o r y ,   B o u m e r d e s U n i v e r s i t y ,   1   A v .   d e   l ' I n d e p e n d a n c e ,   3 5 0 0 0   B o u m e r d e s ,   A l g e r i a .   E m a i l :   a . i d i r @ u n i v - b o u m e r d e s . d z       1 .   I N T R O D U C T I O N     T h e   P e r m a n e n t - M a g n e t   S y n c h r o n o u s   M o t o r   ( P M S M )   c o n t r o l l e d   b y   a   c o n v e r t e r   o f   p o w e r   e l e c t r o n i c s   i s   a   n o n l i n e a r   s y s t e m   u s u a l l y   p r e s e n t   c o m p l e x .   T h e   m a i n   r e s e a r c h   a r e a s   i n   e l e c t r i c a l   d r i v e s   i n c l u d e   h i g h - l e v e l   i n t e g r a t e d   m o t o r   d r i v e ,   n e w   t o p o l o g i e s   o f   c o n v e r t e r - i n v e r t e r ,   n e w   a d j u s t a b l e   s p e e d   d r i v e s   ( A S D ) ,   o p t i m i z a t i o n o f   p e r f o r m a n c e ,   c o n t r o l   a l g o r i t h m s ,   a n d   f a u l t   t o l e r a n t   c o n t r o l l e r s   d e s i g n .   T h e r e f o r e ,   t o   p e r f o r m   t e s t s   a t   s y s t e m   l e v e l   w h i c h   i s   o n e   o f   t h e   p r i n c i p l e   s u b s y s t e m s   i n   t h e   d e v e l o p m e n t   o f   a   c o m p l e x   p r o d u c t   a n d   t o   m a i n t a i n   t h i s   d e v e l o p m e n t   a n d   p r o t o t y p i n g   c o s t s   a t   r e a s o n a b l e   l e v e l ,   w e   n e e d   r e a l - t i m e   ( R T )   s i m u l a t i o n s     [ 1 - 5 ] .   I n   a d d i t i o n ,   t r y i n g   t o   r e a c h   t e c h n o l o g y   a n d   c o s t   a t   o p t i m i u m   p o i n t ,   i t   p u s h e s   u s   t o   u s e   a   d e v i c e   t h a t   c a n   b e   a b l e   o f   d o i n g   m a n y   p a r a l l e l   e x e c u t i o n   a t   t h e   s a m e   t i m e .   D S P s   a r e   f a s t   b u t   i t   i s   n e c e s s a r y   t o   d o   s e q u e n t i a l   c a l c u l a t i o n .   I f   s o m e o n e   w a n t s   t o   b u i l d   s i m u l a t i o n   i n   r e a l   t i m e   i t   i s   p o s s i b l e   w i t h   D S P   b u t   i t   n e e d s   a   D S P   w i t h   v e r y   f a s t   c l o c k .   S i n c e   t h e   1 9 7 0 s ,   P r o g r a m m a b l e   l o g i c   a r r a y s   ( P L A s )   h a v e   b e e n   a v a i l a b l e   b u t   t h e i r   a p p l i c a t i o n s   w e r e   l i m i t e d .   F i e l d - P r o g r a m m a b l e   G a t e   A r r a y   o f f e r s   m o r e   p o s s i b i l i t i e s   b y   t h e   ( F P G A )     c o n c e p t   [ 6 - 8 ] ,   i n t r o d u c e d   b y   X i l i n x   c o f o u n d e r   F r e e m a n   i n   1 9 8 4   [ 9 ] .   R T - L a b   s i m u l a t o r   c o n s i s t s   o f   t w o   m a j o r   s u b s y s t e m s ,   s o f t w a r e   w i t h   a   M a t l a b   /   S i m u l i n k   a n d   h a r d w a r e   i n c l u d i n g   F P G A   b o a r d s   f o r   d a t a   a c q u i s i t i o n ,   c o n t r o l   b o a r d s   a n d   s e n s o r s .   T h e   t w o   s u b s y s t e m s   w e r e   c o o r d i n a t e d   t o g e t h e r   t o   a c h i e v e   t h e   s i m u l a t i o n   R T .   R e c e n t l y ,   t h e r e   h a s   b e e n   a   l o t   o f   i n t e r e s t   i n   t h e   d e v e l o p p e m e n t   o f s e n s o r l e s s   a l g o r i t h m s   i n   w h i c h   t h e   m o t o r   w a s   c o n t r o l l e d   u s i n g   t h e   r o t o r   a n g u l a r   s p e e d   e s t i m a t e d   v a l u e s   [ 1 0 ,   1 1 ] .   S e v e r a l   m e t h o d s   h a v e   b e e n   d e v e l o p e d   i n   o r d e r   t o   e s t i m a t e   s p e e d   o r   p o s i t i o n   o f   t h e   r o t o r ,   a n d   a m o n g   t h e m   a r e   E x t e n d e d   K a l m a n   F i l t e r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   V o l .   8 ,   N o .   4 ,   D e c e m b e r   2 0 1 9 :   2 6 9     2 7 8   2 7 0 ( E K F ) ,   S l i d i n g   M o d e   O b s e r v e r   ( S M O )   a n d   F l u x   L i n k a g e   O b s e r v e r   ( F L O )   [ 1 2 ] .   T h e   l a t t e r   h a s   a   f a s t   r e s p o n s e ,   g o o d   r o b u s t n e s s   a g a i n s t   t h e m a c h i n e   p a r a m e t e r   v a r i a t i o n s   a n d   e x t e r n a l   d i s t u r b a n c e s   [ 1 3 ,   1 4 ] .   I n   s e n s o r l e s s   c o n t r o l   [ 1 5 - 2 1 ] ,   s o m e   v a r i a b l e s   o f   m a c h i n e s   a r e   o f t e n   n o t   d i r e c t l y   m e a s u r a b l e ,   b u t   t h e i r   a c c u r a t e   k n o w l e d g e   i s   m o r e   t h a n   n e c e s s a r y   f o r   h i g h - p e r f o r m a n c e   e l e c t r i c a l   d r i v e s   c o n t r o l .   S e n s o r l e s s   v e c t o r   c o n t r o l   s c h e m e   i s   s u c c e s s f u l l y   i m p l e m e n t e d   i f   t h e   t h e   a c c u r a c y   o f   t h e   e s t i m a t i o n   o f   t h e   r o t o r   p o s i t i o n   i s   g o o d .   T h i s   a l g o r i t h m   i s   i m p l e m e n t e d   b y   f u n d a m e n t a l   e x c i t a t i o n   m e t h o d   a n d   t h e   p o s i t i o n   o f   t h e   r o t o r   i s   d e t e c t e d   f r o m   t h e   b a c k   e l e c t r o m o t i v e   f o r c e   ( b a c k   E M F )   [ 2 2 ,   2 3 ] .   I n   t h i s   p a p e r ,   a   f u l l y   d i g i t a l   r e a l - t i m e   s i m u l a t i o n   o f   a   h i g h   p e r f o r m a n c e   o f   s e n s o r l e s s c o n t r o l   o f   P e r m a n e n t   M a g n e t   S y n c h r o n o u s   M o t o r   b a s e d   o n   b a c k - E M F   e s t i m a t o r   w a s   p r e s e n t e d .   T h e   v a l i d a t i o n   a n d   i m p l e m e n t a t i o n   o f   t h e   p r o p o s e d   a l g o r i t h m   w a s   r e a c h e d   t h r o u g h   O p a l   R T ' s   R T - L a b   r e a l - t i m e   s i m u l a t i o n   p l a t f o r m ;   a b l e   t o   p e r f o r m   c a l c u l a t i o n s   a t   t i m e   s t e p s   u p   t o   1 0 μ s .   T h i s   r e a l - t i m e   s i m u l a t i o n   t o o l   i s   n o w   e x t e n s i v e l y   e m p l o y e d   b y   a   g r e a t   n u m b e r   o f   h i g h - t e c h   i n d u s t r i e s   a s   a   r e a l - t i m e   l a b o r a t o r y   p a c k a g e   f o r   r a p i d   p r o t o t y p i n g   o f   c o m p l e x   c o n t r o l   s y s t e m s   a n d   f o r   h a r d w a r e - i n - t h e - l o o p   ( H I L )   a p p l i c a t i o n s .   B y   t h e   u s e   o f   H I L   s i m u l a t i o n s   i n   t h e   d e s i g n   p r o c e s s ,   o v e r a l l   c o s t   c a n   b e   r e d u c e d ,   d e v e l o p m e n t   c y c l e s   r e d u c e d ,   c o s t l y   b r e a k d o w n s   a v o i d e d ,   a n d   i n t e r a c t i o n   b e t w e e n   d i f f e r e n t   s u b s y s t e m s   t e s t e d .       2 .   P M S M   M A T H E M A T I C A L   M O D E L   T h e   f i e l d - b a s e d   c o n t r o l   f r a m e w o r k   p r e s e n t e d   i n   t h i s   p a p e r   i s   p r e s e n t e d   o n   a   l o w   v o l t a g e   p e r m a n e n t   m a g n e t   s y n c h r o n o u s   m o t o r .   T o   s i m p l i f y   t h e   m o t o r   e q u a t i o n s ,   t h e   f o l l o w i n g   h y p o t h e s e s   h a v e   b e e n   f o r m u l a t e d   [ 1 ,   1 9 ] :   M a g n e t i c   f l u x   d i s t r i b u t i o n   i n   t h e   a i r   g a p   i s   s i n u s o i d a l ,   I n d u c t i v i t y a n d   r e s i s t i v i t y   a r e   c o n s t a n t   a n d   e q u i v a l e n t   i n   a l l   p h a s e s ,   H y s t e r e s i s   l o s s e s   a n d   E d d y   c u r r e n t s   a r e   n e g l e c t e d   a n d   L e a d   o f   s t a r   p o i n t   i s   n o t   c o n n e c t e d .   M o d e l   o f   s y n c h r o n o u s   m o t o r   i n   ( )   r o t a t i n g   f r a m e   c a n   b e   d e s c r i b e d   b y   ( 1 )     =  + =  + =   ( 1 )     W h e r e   ,   ,   ,     a r e   t h e   ( , )   c o m p o n e n t s   o f   s t a t o r   v o l t a g e   a n d   c u r r e n t   v e c t o r s ,   a n d   = ,     a r e   t h e   m e c h a n i c a l   a n g u l a r   s p e e d   a n d   r o t o r   p o s i t i o n ,   ,     a r e   s t a t o r   r e s i s t a n c e   a n d   i n d u c t a n c e ,     i s   t h e   f l u x   g e n e r a t e d   b y   P M s ,     i s   m o m e n t   o f   i n e r t i a ,     i s   e l e c t r o m a g n e t i c   t o r q u e   a n d     i s   t h e   n u m b e r   o f   m o t o r   p o l e   p a i r s .     a n d     a r e   t h e   s t a t o r   b a c k   E M F   c o m p o n e n t s   o n   ( , )   f r a m e   d e f i n e d   b y   ( 2 )     = =   ( 2 )       3 .   S L I D I N G   M O D E   O B S E R V E R   3 . 1 .     O b s e r v e r   b a s e d   o n   b a c k   E M F   F o r   t h e   e s t i m a t a t i o n   o f   t h e   u n m e a s u r e d   m e c h a n i c a l   q u a n t i t i e s ,   w e   w i l l   d e v e l o p   a n   e l e c t r o m o t i v e   f o r c e   ( E M F ) - b a s e d   s l i d i n g   m o d e o b s e r v e r   d e f i n e d   i n   ( 2 ) .   A s s u m i n g   t h a t   t h e   s p e e d   v a r i e s   s l o w l y   [ 2 4 ,   2 5 ] .     . 0   ( 3 )     T h e   E M F   d y n a m i c s   c a n   b e   w r i t t e n   a s   f o l l o w s     = =   ( 4 )     T h e   S M O   c a n   b e   d e s i g n e d   f r o m   t h e   e l e c t r i c a l   e q u a t i o n s   i n   t h e   f i x e d   r e f e r e n c e   ( , )   ( 1 )   a n d   t h e   b a c k   E M F   d y n a m i c s   ( 4 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4       R e a l   t i m e   s i m u l a t i o n   o f   s e n s o r l e s s   c o n t r o l   b a s e d   o n   b a c k - E M F   o f   P M S M   o n   R T - L a b / A R T E M I S     ( A .   I d i r )   2 7 1 . _ =  _ + + ( _ ) . _ =  _ + + ( _ )   ( 5 )     T h e   E M F   i s   g i v e n   a s   f o l l o w s     . _ = _ _ + ( _ ) . _ = _ _ + ( _ )   ( 6 )     W h e r e ,   _ ,   _   a r e   e s t i m a t e d   c u r r e n t s   a n d   , a r e   o b s e r v e r   g a i n s .   T h e   e s t i m a t e d   s p e e d   c a n   b e   c a l c u l a t e d   f r o m   ( 2 )     = _ + _ ( )   ( 7 )     =   a n d   i s   t h e   b a c k   E M F   o n   t h e   a x i s   ( q )     F i n a l l y ,   t h e   r o t o r   p o s i t i o n   c a n   b e   e s t i m a t e d   a s   f o l l o w     _ =  _ _   ( 8 )     3 . 2 .     S t a b i l i t y   a n a l y s i s     A   f a s t   a n d   a c c u r a t e   c u r r e n t   r e g u l a t o r   i s   e s s e n t i a l   t o   r e a c h a   g o o d   d y n a m i c   a n d   s t a t i c   p e r f o r m a n c e   o f   s e n s o r l e s s   c o n t r o l   o f   t h e   P M S M .   T h e   s t r u c t u r e   o f   t h e   p r o p o s e d   c o n t r o l   u s e s   t w o   s l i d i n g   s u r f a c e s   t o   r e g u l a t e   t h e   s t a t o r   c u r r e n t   a c c o r d i n g   t o   t h e   f i x e d   r e f e r e n c e   ( , )     : = _   ( 9 )     : = _   ( 1 0 )     W h e n   t h e   v a r i a b l e   s t r u c t u r e   c o n t r o l   s y s t e m   o p e r a t e s   i n   s l i d i n g   m o d e ,   t h e   s w i t c h i n g   c o n t r o l   l a w   e n s u r e s   t h e   c o n d i t i o n   = = 0 .   A L   y a p u n o v f u n c t i o n   i s   u s e d   t o   a n a l y s i s   t h e   s t a b i l i t y   o f   t h e   s l i d i n g     m o d e   o b s e r v e r     = = + = _ + _ )   ( 1 1 )     R e q u i s i t e   c o n d i t i o n   f o r   s l i d i n g   m o d e   o b s e r v e r   s t a b i l i t y   i s   o b t a i n e d   a s   f o l l o w s     . = . + . 0   ( 1 2 )     B y   s u b t r a c t i n g   ( 1 0 )   f r o m   ( 5 )   a n d   ( 6 ) ,   t h e   e s t i m a t i o n   e r r o r   e q u a t i o n   i s   c o n c l u d e d     . _ =  _ _ ( _ ) . _ =  _ _ ( _ )   ( 1 3 )     T h e n     . =  _ _ _ _ ( _ ) _ _ _ _ ( _ )   ( 1 4 )     F r o m   ( 1 4 )   w e   h a v e      _ _ 0   ( 1 5 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   V o l .   8 ,   N o .   4 ,   D e c e m b e r   2 0 1 9 :   2 6 9     2 7 8   2 7 2 . < 0 ,   i f     _ _ _ _ _ _ < 0   ( 1 6 )     T h e r e f o r e ,   t o   k e e p   t h e   o b s e r v e r   s l i d i n g   m o d e s   s t a b l e ,   t h e   o b s e r v e r   g a i n   s h o u l d   s a t i s f y   t h e     f o l l o w i n g   i n e q u a l i t y     > _ , _   ( 1 7 )     A c c o r d i n g   t o   ( 1 7 ) ,   t h e   o b s e r v e r   g a i n   m u s t   b e   g r e a t e r   t h a n   t h e   i n d u c e d   b a c k   E M F .       4 .   P L A T F O R M O F   R T - L A B   R E A L   T I M E     T h e   R T - L A B   S i m u l a t o r   A r c h i t e c t u r e   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 .   R T - L A B   s i m u l a t o r   i n c l u d e s :   -   O n e   o r   m o r e   t a r g e t   P C s ;   o n e   o f   t h e   P C s   ( M a s t e r )   o p e r a t e s   t h e   c o m m u n i c a t i o n   b e t w e e n   t h e   h o s t s   a n d   t h e   t a r g e t s   a n d   b e t w e e n   a l l   o t h e r   t a r g e t   P C s .   T h e   t a r g e t s   u s e   t h e   Q u i c k   u n i x   ( Q N X )   o p e r a t i n g   s y s t e m   i n     r e a l   t i m e .   -   O n e   o r   m o r e   h o s t   P C s   p e r m i t t i n g   m u l t i p l e   u s e r s   t o   a c c e s s   t h e   t a r g e t s ;   o n e   o f   t h e   h o s t s   P C s   h a s   s i m u l a t o r   c o n t r o l   f u l l y ,   w h i l e   o t h e r   h o s t s ,   i n   r e a d - o n l y   m o d e ,   c a n   d i s p l a y   a n d   r e c e i v e   s i m u l a t o r   s i g n a l s   i n   r e a l   t i m e .   -   V a r i o u s   T y p e s   o f   I n p u t s / O u t p u t s   ( I / O s ) ;   I n p u t   &   O u t p u t   ( D i g i t a l   &   A n a l o g ) ,   P u l s e   W i d t h   M o d u l a t i o n   ( P W M )   i n   &   o u t ,   t i m e r s ,   e n c o d e r s ,   . e t c .   I / O s   c a n   b e   m a n a g e d   b y   d e d i c a t e d   p r o c e s s o r s   d i s t r i b u t e d   [ 2 6 ]   o v e r   s e v e r a l   n o d e s .           F i g u r e   1 .   R T - L a b   s i m u l a t o r   a r c h i t e c t u r e       5 .   R E A L   T I M E   H Y B R I D   S I M U L A T I O N   P R I N C I P L E     A   P C - C l u s t e r   i s   a   p a r a l l e l   m u l t i p r o c e s s o r   c o m p u t e r   s y s t e m   c a p a b l e   o f   m e e t i n g   t h e   r e a l - t i m e   s i m u l a t i o n   p e r f o r m a n c e   r e q u i r e m e n t s   [ 1 ,   2 7 ] .   F i g u r e   2   s h o w s   t h e   d e s i g n   o f   t h e   r e a l - t i m e   d i g i t a l   s i m u l a t i o n   o f   P M S M   s e n s o r l e s s   c o n t r o l .   T h e   r e a l - t i m e   s i m u l a t i o n   i s   p e r f o r m e d   b y   r u n n i n g   o n   s e p a r a t e   p r o c e s s o r s   ( t a r g e t s )   a n d   i n   p a r a l l e l   t h e   s p e e d   a n d   d e c o u p l i n g   c o n t r o l   m o d u l e ,   t h e   s t a t i c   c o n v e r t e r   m o d u l e   a n d   t h e   P M S M   m o d u l e .   T h e s e   t h r e e   m o d u l e s   a r e   a c t u a l l y   C   c o d e   ( d i g i t a l   m o d u l e s )   o b t a i n e d   b y   a n   a u t o m a t i c   c o d e   g e n e r a t o r   f o r   r e a l - t i m e   e x e c u t i o n .           F i g u r e   2 .   R e a l - t i m e   s i m u l a t i o n   o f   P M S M   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4       R e a l   t i m e   s i m u l a t i o n   o f   s e n s o r l e s s   c o n t r o l   b a s e d   o n   b a c k - E M F   o f   P M S M   o n   R T - L a b / A R T E M I S     ( A .   I d i r )   2 7 3 6 .   I M P L E M E N T A T I O N   U S I N G   R T - L A B   S I M U L A T O R   6 . 1 .     O r g a n i z a t i o n   o f   s o f t w a r e   d e v e l o p m e n t   F i g u r e   3   s h o w s   t h e   p r o p o s e d   s e n s o r l e s s   c o n t r o l   o f   P M S M   a s   i m p l e m e n t e d   i n   R e a l   t i m e   R T - L a b   e n v i r o n m e n t .   T h e   m o d e l   i s   d i s t r i b u t e d   o v e r   t h r e e   t a r g e t   p r o c e s s o r   m o t h e r b o a r d s .   T h e   f i r s t   t w o   t a r g e t   p r o c e s s o r s   o p e r a t e   a t   2 . 4   G H z .   T h e   t h i r d ,   c o n n e c t e d   t o   o t h e r s   t h r o u g h   a   f a s t   r e a l - t i m e   F i r e   W i r e   l i n k .   T h e   f i r s t   C P U   o f   t h e   d u a l   C P U   u n i t   c a l c u l a t e s   i n   r e a l   t i m e   t h e   s l i d i n g   m o d e   o b s e r v e r   a n d   t h e   d e c o u p l i n g   u n i t   o f   t h e   r o t o r   f l u x .   T h e   s e c o n d   c a l c u l a t e s   i n   r e a l   t i m e   t h e   p e r m a n e n t   m a g n e t   s y n c h r o n o u s   m o t o r ,   t h e   P W M   s i g n a l   g e n e r a t o r   a n d   t h e   v o l t a g e   s o u r c e   i n v e r t e r .   T h e   t h i r d   p r o c e s s o r   i s   d e d i c a t e d   t o   d a t a   a c q u i s i t i o n .   T h e   h o s t   P C   i s   t h e   c o n s o l e   u s e d   f o r   t h e   c o n t r o l   s i g n a l s ,   t h e   i n p u t   r e f e r e n c e ,   a n d   t h e   s i g n a l   v i s u a l i z a t i o n .           F i g u r e   3 .   R e a l - t i m e   m o d e l   c o n f i g u r a t i o n   o f   t h e   P M S M       F i g u r e   4   s h o w s   t h e   s t e p s   o f   c o n t r o l   a l g o r i t h m   f o r   r e a l - t i m e   e x e c u t i o n .   I n   R T - L a b   r e a l   t i m e   s i m u l a t i o n ,   t h e   f i r s t   s t e p   i s   t o   g r o u p   t h e   m o d e l   i n t o   s u b - s y s t e m s ;   t h e   s e c o n d   s t e p   i s   t h e   a d d i t i o n   o f   t h e   O p C o m m   c o m m u n i c a t i o n   b l o c k s   w h i c h   a l l o w   t h e   a c t i v a t i o n   a n d   t h e   s a v i n g   o f   c o m m u n i c a t i o n   b e t w e e n   h o s t   P C   a n d   t a r g e t   P C   a s   w e l l   a s   b e t w e e n   t h e   d i f f e r e n t   c a l c u l a t i o n   n o d e s   o f   a   d i s t r i b u t e d   s i m u l a t i o n .   T h e   l a s t   s t e p   i s   t o   e x e c u t e   t h e   m o d e l   u n d e r   R T - L a b   a c c o r d i n g   t o   t h e   f o l l o w i n g   s t e p s   ( s e e   F i g u r e   4 ) :   o p e n   t h e   m o d e l   a l r e a d y   c r e a t e d   u n d e r   M a t l a b / S i m u l i n k ,   t h e n   d i v i d e   t h e   g l o b a l   s y s t e m   i n t o   s u b s y s t e m s   ( m o d e l   s e p a r a t i o n )   a n d   c o n v e r t   t h e   S i m u l i n k   m o d e l   i n   r e a l   t i m e   v i a   R e a l - T i m e   W o r k s h o p   ( R T W )   ( s p e c i f y   e x a c t l y   o n   w h i c h   n o d e   o f   t a r g e t   w i l l   b e   e x e c u t e d   e a c h   s u b s y s t e m )   a n d   f i n a l l y   r u n   t h e   m o d e l   o n   o n e   o r   m o r e   Q N X   ( Q u i c k   U n i x )   t a r g e t .   T h e   C   c o d e   i s   g e n e r a t e d   a u t o m a t i c a l l y   f o r   e a c h   s u b s y s t e m   f o r   r e a l - t i m e   e x e c u t i o n   [ 3 ] .   F i g u r e   5   s h o w s   t h e   e x p e r i m e n t a l   s e t u p   o f   R T - L a b   p l a t f o r m .   T h e   d i s t r i b u t e d   c o n f i g u r a t i o n   ( m u l t i p l e   t a r g e t s )   a l l o w s   c o m p l e x   m o d e l s   t o   b e   d i s t r i b u t e d   o n   a   p a r a l l e l   P C   c l u s t e r .   T h e   r e a l - t i m e   c l u s t e r   i s   c o n n e c t e d   t o   t h e   h o s t   P C   t h r o u g h   a   T C P / I P   P r o t o c o l .           F i g u r e   4 .   S t e p s   o f   c o n t r o l   a l g o r i t h m   f o r   r e a l - t i m e   e x e c u t i o n           R T - L A B / M A T L A B / S I M U L I N K                       R E A L   T I M E   W O R K S H O P   C O N C E P T I O N   S E P A R A T I O N   C O N V E R S I O N   A S S I G N A T I O N                             L O A D I N G                                                         R U N I N G   P R O G R A M                 V A R I A B L E   P R O C E S S I N G   A N D   V I S U A L I Z A T I O N   F P G A   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   V o l .   8 ,   N o .   4 ,   D e c e m b e r   2 0 1 9 :   2 6 9     2 7 8   2 7 4     F i g u r e   5 .   E x p e r i m e n t a l   s e t u p   o f   L A A / U M B B   L a b       7 .   R E A L   T I M E   S I M U L A T I O N   R E S U L T S     U s i n g   s i m   p o w e r   s y s t e m s   ( S P S )   t o o l b o x ,   t h e   s e n s o r l e s s   c o n t r o l   i n d u c t i o n   m o t o r   d r i v e   s y s t e m   h a s   b e e n   m o d e l e d   a n d   b u i l t   o f f l i n e   i n   S i m u l i n k   e n v i r o n m e n t .   T h e   o f f l i n e   S i m u l i n k   m o d e l   u s e s   a   v a r i a b l e   s t e p   s o l v e r .   F o r   t h e   i m p r o v e m e n t   s i m u l a t i o n   s p e e d ,   R T - L a b   r e a l - t i m e   p l a t f o r m   u s e s   a   d i s c r e t i z e d   f i x e d   s t e p   t i m e   s o l v e r   w i t h   a   s t e p   s i z e   o f   1 0 0   w h i c h   i s   m u c h   s m a l l e r   t h a n   w h a t   c o u l d   b e   a c h i e v e d   b y   t h e   m o s t   a d v a n c e d   D S P s .   T h e   w o r k s t a t i o n   i s   c o n n e c t e d   t o   t h e   r e a l - t i m e   s i m u l a t i o n   p l a t f o r m   v i a   t h e   E t h e r n e t   ( T C P / I P )   p r o t o c o l .     T h e   t a r g e t   r u n s   t h e   m o d e l   a n d   t h e   r e s u l t s   a r e   v i e w e d   a n d   s a v e d   o n   t h e   w o r k s t a t i o n ,   w h i c h   i s   t h e   f r o n t     e n d   i n t e r f a c e .   F i g u r e s   6   t o   F i g u r e   8   s h o w   r e a l - t i m e   s i m u l a t i o n   r e s u l t s   o f   t h e   s e n s o r l e s s   c o n t r o l   o f   t h e   P M S M .   T h e   r e s u l t s   o f   t h e   s l i d i n g   m o d e   o b s e r v e r   b a s e d   o n   t h e   e s t i m a t i o n   o f   b a c k   E M F   s h o w   a   g o o d   p e r f o r m a n c e   w i t h   s m a l l   e r r o r   e s t i m a t i o n .         ( a )       ( b )     F i g u r e   6 .   R e a l   t i m e   s i m u l a t i o n :   ( a )   R e a l   a n d   r e f e r e n c e   s p e e d ,   ( b )   R e a l   a n d   e s t i m a t e d   p o s i t i o n           F i g u r e   7 .   R e a l   t i m e   s i m u l a t i o n   o f   e s t i m a t e d   b a c k   E M F   0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2 0 5 0 0 1 0 0 0 T i m e   ( s e c ) S p e e d   ( r p m )   r e a l   s p e e d r e f e r e n c e   s p e e d 0 0 . 5 1 1 . 5 2 0 5 1 0 T i m e   ( s e c ) r o t o r   p o s i t i o n   ( r a d )     r e a l   p o s i t i o n e s t i m a t e d   p o s i t i o n 1 1 . 0 2 1 . 0 4 1 . 0 6 1 . 0 8 1 . 1 0 5 1 0 T i m e   ( s e c ) r o t o r   p o s i t i o n   ( r a d )     r e a l   p o s i t i o n e s t i m a t e d   p o s i t i o n Z o o m Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4       R e a l   t i m e   s i m u l a t i o n   o f   s e n s o r l e s s   c o n t r o l   b a s e d   o n   b a c k - E M F   o f   P M S M   o n   R T - L a b / A R T E M I S     ( A .   I d i r )   2 7 5   ( a )       ( b )       ( c )     F i g u r e   8 .   R e a l   t i m e   s i m u l a t i o n :   a )   R e a l ,   r e f e r e n c e   a n d   e s t i m a t e d   s p e e d ,   b )   R e a l   a n d   e s t i m a t e d   p o s i t i o n ,     c )   S p e e d   e r r o r       T h e   c u r v e s   o f   r e a l   a n d   e s t i m a t e d   s p e e d ,   p o s i t i o n   a n d   c u r r e n t s   r e s p e c t i v e l y   s h o w   t h e   g o o d   r e s p o n s e s .   T h e   r e s u l t s   o b t a i n e d   f r o m   r e a l   t i m e   s i m u l a t i o n   s h o w   t h e   e f f i c i e n c y   o f   t h i s   p o w e r f u l   t o o l ,   w i s h   i s   n o w   w i d e l y   u s e d   f o r   R a p i d   C o n t r o l   P r o t o t y p i n g   a n d   H a r d w a r e   i n   t h e   L o o p   a p p l i c a t i o n s .   R T - L a b / A R T E M I S   s i m u l a t i o n   a n d   m o d e l   s e p a r a t i o n   h a v e   s i g n i f i c a n t l y   i m p r o v e d   t h e   s i m u l a t i o n   s p e e d   c o m p a r e d   t o   P o w e r   S y s t e m   B l o c k s e t   ( P S B ) .   F i g u r e   9   s h o w s   t h e   r e a l   t i m e   s i m u l a t i o n   o f   r e a l   a n d   e s t i m a t e d   c u r r e n t s .   A s   s h o w n   i n   F i g u r e   9   t h e   e s t i m a t e d   s t a t o r   c u r r e n t   c o m p o n e n t s   c o n v e r g e   t o   t h e   r e a l   s t a t o r   c u r r e n t   c o m p o n e n t s ,   i t s   c l e a r   t h a t   t h e   w a v e f o r m s   o f   c u r r e n t s   a r e   s i n u s o i d .   F r o m   t h e   e x p e r i m e n t a l   r e s u l t s ,   w e   c o n c l u d e d   t h a t   t h a t   t h e   s e n s o r l e s s   c o n t r o l   s c h e m e   a s s o c i a t e d   w i t h   s l i d i n g   m o d e   o b s e r v e r   h a s   a   f a s t   r e s p o n s e   t i m e   a n d   g o o d   e s t i m a t i o n   a c c u r a c y   o v e r   a   w i d e   s p e e d   r a n g e .     T a b l e   1   s h o w s   t h e   s i m u l a t i o n   t i m e   w i t h   P S B   a n d   R T - L a b   /   A R T E M I S .   T h e   a r t i c l e   [ 2 4 ]   s h o w s   t h e   s i m u l a t i o n   c o n d i t i o n s   a n d   p r o c e s s o r s   u s e d   f o r   t h e   s i m u l a t i o n   o f   t h e   s e p a r a t e   m o d e l   o n   t h e   m u l t i p r o c e s s o r   p l a t f o r m .           F i g u r e   9 .   R e a l   t i m e   s i m u l a t i o n   o f   r e a l   a n d   e s t i m a t e d   c u r r e n t s   0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2 0 0 . 5 1 T i m e   ( s e c ) S p e e d   ( p u )     r e a l   s p e e d r e f e r e n c e   s p e e d e s t i m a t e d   s p e e d 0 0 . 5 1 1 . 5 2 0 0 . 5 1 T i m e   ( s e c ) r o t o r   p o s i t i o n   ( p u )     r e a l   p o s i t i o n e s t i m a t e d   p o s i t i o n 1 1 . 0 5 1 . 1 0 0 . 5 1 Z O O M     0 0 . 5 1 1 . 5 2 - 0 . 2 0 0 . 2 T i m e   ( s e c ) S p e e d   e r r o r     E r r o r e a l Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   V o l .   8 ,   N o .   4 ,   D e c e m b e r   2 0 1 9 :   2 6 9     2 7 8   2 7 6 T a b l e   1 .   S i m u l a t i o n   p e r f o r m a n c e   S i m u l a t i o n   M o d e   S a m p l i n g   T i m e   A c c e l e r a t i o n   R e a l   t i m e   r e p o r t   S i m u l i n k / P S B   =   5 0 0   1   2 5 0   R T - L a b / A R T E M I S   =   3 4   1 4   1 5       8 .   C O N C L U S I O N     A   R e a l - t i m e   s i m u l a t i o n   o f   t h e   s e n s o r l e s s   c o n t r o l   u s i n g   a   s l i d i n g   m o d e   o b s e r v e r   b a s e d   o n   t h e   b a c k   E M F   e s t i m a t i o n   h a s   b e e n   p r e s e n t e d   i n   t h i s   p a p e r .   T h e   s t a b i l i t y   o f   t h e   p r o p o s e d   s c h e m e   h a s   b e e n   d e m o n s t r a t e d   u s i n g   L y a p u n o v   c o n c e p t .   T h e   f e a s i b i l i t y   o f   t h e   w h o l e   a l g o r i t h m   h a s   b e e n   v e r i f i e d   b y   r e a l   t i m e   s i m u l a t i o n   r e s u l t s   u s i n g   R T - L a b / A R T E M I S   r e a l   t i m e   d i g i t a l   s i m u l a t o r .   H a r d w a r e   a p p l i c a t i o n s   i n   l o o p s   n e e d   r e a l - t i m e   s i m u l a t i o n s   a n d   t h e i r   u s e   a l l o w s   r a p i d   p r o t o t y p i n g   o f   h i g h - p e r f o r m a n c e   e l e c t r i c a l   m a c h i n e   c o n t r o l l e r s .   A   m u l t i - p r o c e s s o r   s y s t e m ,   p a r a l l e l   p r o c e s s i n g   a n d   F P G A - b a s e d   c o m p u t i n g   s u p p o r t   m a k e   t h i s   p l a t f o r m   a   v e r y   i n t e r e s t i n g   t o o l   f o r   r e s e a r c h ,   i n n o v a t i o n   a n d   t e s t i n g .   H i g h   s p e e d   P M S M   I m p l e m e n t a t i o n ,   e s p e c i a l l y   i n   t e c h n o l o g y   o f   e l e c t r i c a l   v e h i c l e   i s   v e r y   e x p e n s i v e   a n d   r i s k y .   R e a l   t i m e   s i m u l a t o r   h e l p s   u s   t o   e v a l u a t e   s i m u l a t i o n   r e s u l t s .   A s   f u t u r e   w o r k ,   o n c e   t h e   c o n t r o l l e r   i s   d e s i g n e d   i n   M A T L A B / S I M U L I N K ,   i t   w i l l   b e   p h y s i c a l l y   i m p l e m e n t e d   u s i n g   t h e   r a p i d   c o n t r o l   p r o t o t y p i n g   o f   t h e   r e a l   t i m e   R T - L a b   p l a t f o r m .   F P G A   b a s e d   d i g i t a l   p l a t f o r m   i s   g o o d   e n o u g h   f o r   r e a l   t i m e   c o n t r o l   o f   e l e c t r i c a l   m a c h i n e s .       N O M E N C L A T U R E     R T   L A B   R e a l   T i m e   L a b o r a t o r y     A R T E M I S   A d v a n c e d   R e a l - T i m e   E l e c t r o   M e c h a n i c a l   S i m u l a t o r   P M S M   P e r m a n e n t   M a g n e t   S y n c h r o n o u s   M o t o r   F P G A     F i e l d - P r o g r a m m a b l e   G a t e   A r r a y   F T P     F i l e   T r a n s f e r   P r o t o c o l     H I L     H a r d w a r e - i n - t h e - L o o p     Q N X     Q u i c k   u n i x   R C P     R a p i d   C o n t r o l   P r o t o t y p i n g     R T W   R e a l - T i m e   W o r k s h o p     S M O   S l i d i n g   M o d e   O b s e r v e r   E M F     E l e c t r o m o t i v e   f o r c e       R E F E R E N C E S     [ 1 ]   M .   O u h r o u c h e ,   R .   B e g u e n a n e ,   A . M .   T z y n a d l o w s k i ,   J . S .   T h o n g a m ,   a n d   M .   D u b é - D a l l a i r e ,   " A   P C - C l u s t e r - b a s e d   F u l l y   D i g i t a l   R e a l - T i m e   S i m u l a t i o n   o f   a   F i e l d - O r i e n t e d   S p e e d   C o n t r o l l e r   f o r   a n   I n d u c t i o n   M o t o r , "   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   M o d e l i n g   &   S i m u l a t i o n ,   v o l .   2 6 ( 3 ) ,   2 0 0 6 .   [ 2 ]   A .   I d i r   a n d   M .   K i d o u c h e ,   " R e a l - T i m e   S i m u l a t i o n   o f   V / F   S c a l a r   C o n t r o l l e d   I n d u c t i o n   M o t o r   u s i n g   R T -   L a b   P l a t f o r m   f o r   E d u c a t i o n a l   p u r p o s e , "   P r o c e e d i n g s   o f   t h e   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   S y s t e m s ,   C o n t r o l   a n d   I n f o r m a t i c s ,   p p . 1 8 9 1 9 2 ,   2 0 1 3 .   [ 3 ]   O .   M o h a m m e d   a n d   N .   A b e d ,   " R e a l - t i m e   s i m u l a t i o n   o f   e l e c t r i c   m a c h i n e   d r i v e s   w i t h   h a r d w a r e - i n - t h e - l o o p , "   C O M P E L :   T h e   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   f o r   C o m p u t a t i o n   a n d   M a t h e m a t i c s   i n   E l e c t r i c a l   a n d   E l e c t r o n i c   E n g i n e e r i n g ,     v o l .   2 7 ( 4 ) ,   p p .   9 2 9 - 9 3 8 ,   2 0 0 8 .   [ 4 ]   A .   I d i r   a n d   M .   K i d o u c h e ,   " R T - L a b   a n d   " d S P A C E :   T o w   S o f t w a r e s   f o r   R e a l   T i m e   C o n t r o l   o f   I n d u c t i o n   M o t o r , "   R e v .   R o u m .   S c i .   T e c h n .   É l e c t r o t e c h n .   e t   É n e r g ,   v o l .   5 9 ( 2 ) ,   p p .   2 0 5 2 1 4 ,   2 0 1 4 .   [ 5 ]   A .   A h r i c h e ,   A .   I d i r ,   A .   B o u s s o u f a ,   M .   K i d o u c h e ,   a n d   S .   M e k h i l e f ,   " R e a l - t i m e   s i m u l a t i o n   o f   d e c o u p l e d   p o w e r   c o n t r o l   s c h e m e   f o r   w i n d   t u r b i n e   a p p l i c a t i o n s   b y   u s i n g   R T - L A B   p a c k a g e , "   5 t h   I n t e 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 i c a l   E n g i n e e r i n g   ( I C E E ) ,   B o u m e r d e s ,   2 0 1 7 .   [ 6 ]   C .   D u f o u r ,   J .   B é l a n g e r ,   S .   A b o u r i d a ,   a n d   V .   L a p o i n t e ,   " F P G A - B a s e d   R e a l - T i m e   S i m u l a t i o n   o f   F i n i t e   E l e m e n t   A n a l y s i s   P e r m a n e n t   M a g n e t   S y n c h r o n o u s   M a c h i n e   D r i v e s , "   3 8 t h   A n n u a l   I E E E   P o w e r   E l e c t r o n i c s   S p e c i a l i s t s   C o n f e r e n c e   ( P E S C ) ,   O r l a n d o ,   F L .   2 0 0 7 .   [ 7 ]   C .   D u f o u r ,   V .   L a p o i n t e ,   J .   B é l a n g e r ,   a n d   S .   A b o u r i d a ,   " H a r d w a r e - i n - t h e l o o p   c l o s e d - l o o p   e x p e r i m e n t s   w i t h   a n   F P G A - b a s e d   p e r m a n e n t   m a g n e t   s y n c h r o n o u s   m o t o r   d r i v e   s y s t e m   a n d   a   r a p i d l y   p r o t o t y p e d   c o n t r o l l e r , "   I E E E   I n t e r n a t i o n a l   S y m p o s i u m   o n   I n d u s t r i a l   E l e c t r o n i c s ,   C a m b r i d g e ,   U K .   2 0 0 8 .   [ 8 ]   A .   D a r b a ,   F .   D e   B e l i e ,   T .   V y n c k e ,   a n d   J .   M e l k e b e e k ,   " F P G A - b a s e d   r e a l   t i m e   s i m u l a t i o n   o f   s e n s o r l e s s   c o n t r o l   o f   P M S M   d r i v e   a t   s t a n d s t i l l , "   I E E E   I n t e r n a t i o n a l   S y m p o s i u m   o n   P o w e r   E l e c t r o n i c s ,   E l e c t r i c a l   D r i v e s ,   A u t o m a t i o n   a n d   M o t i o n   ( S P E E D A M ) ,   S o r r e n t o ,   2 0 1 2 .   [ 9 ]   J . J .   R o d r i g u e z - A n d i n a ,   M . J .   M o u r e ,   a n d   M . D .   V a l d e s ,   " F e a t u r e s ,   D e s i g n   T o o l s ,   a n d   A p p l i c a t i o n   D o m a i n s   o f   F P G A s , "   I E E E   T r a n s .   I n d .   E l e c t r o n . ,   v o l .   5 4 ( 4 ) ,   2 0 0 7 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4       R e a l   t i m e   s i m u l a t i o n   o f   s e n s o r l e s s   c o n t r o l   b a s e d   o n   b a c k - E M F   o f   P M S M   o n   R T - L a b / A R T E M I S     ( A .   I d i r )   2 7 7 [ 1 0 ]   K . T .   A j m a l   a n d   M . T .   R a j a p p a n   P i l l a i ,   " B a c k   E M F   b a s e d   s e n s o r l e s s   B L D C   d r i v e   u s i n g   f i l t e r e d   l i n e   v o l t a g e   d i f f e r e n c e , "   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   M a g n e t i c s ,   M a c h i n e s   &   D r i v e s   ( i C M M D ) ,   A I C E R A ,   2 0 1 4 .     [ 1 1 ]   A . E .   F i t z g e r a l d ,   C .   K i n g s l e y ,   a n d   S . D .   U m a n s ,   E l e c t r i c   M a c h i n e r y .   M c G r a w - H i l l ,   2 0 0 3 .     [ 1 2 ]   A .   A h r i c h e ,   M .   K i d o u c h e ,   A .   I d i r ,   a n d   Y .   D e i a ,   " C o m b i n i n g   s l i d i n g   m o d e   a n d   s e c o n d   l y a p u n o v   f u n c t i o n   f o r   f l u x   e s t i m a t i o n , "   R e v .   R o u m .   S c i .   T e c h n .     É l e c t r o t e c h n .   e t   É n e r g ,   v o l .   5 9 ( 2 ) ,   p p .   2 0 5 2 1 4 ,   2 0 1 4 .     [ 1 3 ]   T .   G a o ,   " A   s l i d i n g - m o d e   o b s e r v e r   d e s i g n   f o r   t h e   u n k n o w n   d i s t u r b a n c e   e s t i m a t i o n   o f   a   P M S M , "   T h e   2 7 t h   C h i n e s e   C o n t r o l   a n d   D e c i s i o n   C o n f e r e n c e   ( C C D C ) ,   p p .   5 8 5 1 - 5 8 5 5 ,   2 0 1 5 .     [ 1 4 ]   J . M .   L i u   a n d   Z . Q .   Z h u ,   " I m p r o v e d   s e n s o r l e s s   c o n t r o l   o f   p e r m a n e n t   m a g n e t   s y n c h r o n o u s   m a c h i n e   b a s e d   o n   t h i r d - h a r m o n i c   b a c k   E M F , "   P r o c .   I E E E   I n t e r n a t i o n a l   E l e c t r i c   M a c h i n e s   &   D r i v e s   C o n f e r e n c e ,   p p . 1 1 8 0 1 1 8 7 ,   2 0 1 3 .   [ 1 5 ]   F .   A m i n ,   E .   B i n   S u l a i m a n ,   W . M .   U t o m o ,   H . A   S o o m r o ,   M .   J e n a l ,   a n d   R .   K u m a r ,   " M o d e l l i n g   a n d   S i m u l a t i o n   o f   F i e l d   O r i e n t e d   C o n t r o l   b a s e d   P e r m a n e n t   M a g n e t   S y n c h r o n o u s   M o t o r   D r i v e   S y s t e m , "   I n d o n e s i a n   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   a n d   C o m p u t e r   S c i e n c e   ( I J E E C S ) ,   v o l . 6 ( 2 ) ,   p p .   3 8 7 - 3 9 5 ,   2 0 1 7 .     [ 1 6 ]   X . C .   H u a n g   a n d   R . W .   L i n ,   " N o v e l   D e s i g n   f o r   D i r e c t   T o r q u e   C o n t r o l   S y s t e m   o f   P M S M , "   T E L K O M N I K A   T e l e c o m m u n i c a t i o n ,   C o m p u t i n g ,   E l e c t r o n i c s   a n d   C o n t r o l ,   v o l .   1 1 ( 4 ) ,   p p .   2 1 0 2 - 2 1 0 9 ,   2 0 1 3 .     [ 1 7 ]   T .   S u t i k n o ,   " T h e   P r e l i m i n a r y   R e s e a r c h   f o r   I m p l e m e n t a t i o n   o f   I m p r o v e d   D T C   S c h e m e   o f   H i g h   P e r f o r m a n c e   P M S M   D r i v e s , "   T E L K O M N I K A   T e l e c o m m u n i c a t i o n ,   C o m p u t i n g ,   E l e c t r o n i c s   a n d   C o n t r o l ,   v o l .   6 ,   p p .   1 5 5 - 1 6 6 ,   2 0 0 8 .   [ 1 8 ]   V .   K a r t h i k e y a n ,   " D u a l   I n p u t   Z - S o u r c e   I n v e r t e r   F e d   P M S M   B a s e d   R e n e w a b l e   E n e r g y , "   I n d o n e s i a n   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   a n d   C o m p u t e r   S c i e n c e   ( I J E E C S ) ,   v o l .   9 ( 2 ) ,   p p .   2 5 7 -   2 6 1 ,   2 0 1 8 .     [ 1 9 ]   A .   I d i r ,   M .   K i d o u c h e ,   a n d   A .   A h r i c h e ,   " V e c t o r   C o n t r o l   o f   P e r m a n e n t   M a g n e t   S y n c h r o n o u s   M o t o r   u s i n g   R T - L a b   R e a l   T i m e   P l a t f o r m , "   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   A u t o m a t i c   c o n t r o l ,   T e l e c o m m u n i c a t i o n s   a n d   S i g n a l s   ( I C A T S 1 5 ) ,   A n n a b a ,   2 0 1 5 .   [ 2 0 ]   A .   A h r i c h e ,   M   K i d o u c h e ,   A   B o u s s o u f a ,   A .   I d i r ,   a n d   S   M e k h i l e f ,   " A n   I m p r o v e d   S p e e d   S e n s o r - l e s s   O b s e r v e r   f o r   h i g h   P e r f o r m a n c e   A C   D r i v e s , "   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   T e c h n o l o g i c a l   A d v a n c e s   i n   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   I C T A E E 1 6 ,   2 0 1 6 .   [ 2 1 ]   R . A .   G a n a p a t h y   a n d   K .   R .   S a n t h a ,   " R e v i e w   o f   S l i d i n g   M o d e   O b s e r v e r s   f o r   S e n s o r l e s s   C o n t r o l   o f   P e r m a n e n t   M a g n e t   S y n c h r o n o u s   M o t o r   D r i v e s , "   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   P o w e r   E l e c t r o n i c s   a n d   D r i v e   S y s t e m s   ( I J P E D S ) ,     v o l .   9 ( 1 ) ,   2 0 1 8 .     [ 2 2 ]   A .   D a r b a ,   A .   D e   B e l i e ,   T .   S a l e m ,   a n d   J .   M e l k e b e e k ,   " F P G A - B a s e d   I m p l e m e n t a t i o n   o f   t h e   B a c k - E M F   S y m m e t r i c - T h r e s h o l d - T r a c k i n g   S e n s o r l e s s   C o m m u t a t i o n   M e t h o d   f o r   B r u s h l e s s   D C - M a c h i n e s , "   I E E E   I n t e r n a t i o n a l   S y m p o s i u m   o n   S e n s o r l e s s   C o n t r o l   f o r   E l e c t r i c a l   D r i v e s   a n d   P r e d i c t i v e   C o n t r o l   o f   E l e c t r i c a l   D r i v e s   a n d   P o w e r   E l e c t r o n i c s   ( S L E D / P R E C E D E ) ,   2 0 1 3 .   [ 2 3 ]   M .   M u r u g a n ,   R .   J a y a b h a r a t h ,   a n d   C .   G u r u n a t h a n ,   " R o t o r   P o s i t i o n   S e n s o r l e s s   C o n t r o l   o f   B L D C   M o t o r   b a s e d   o n   B a c k   E m f   D e t e c t i o n   M e t h o d , "   I n d o n e s i a n   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   a n d   C o m p u t e r   S c i e n c e   ( I J E E C S ) ,     v o l .   1 4 ( 2 ) ,   p p .   2 2 2 - 2 2 7 ,   2 0 1 5 .     [ 2 4 ]   P .   S i c a r d ,   N .   E l o u a r i a c h i ,   N .   L é c h e v i n ,   a n d   A .   B a - R a z z o u k ,   " T o w a r d s   R e a l - T i m e   S i m u l a t i o n   o n   a   P C - C l u s t e r   o f   M e c h a n i c a l l y   C o u p l e d   I n d u c t i o n   M o t o r s   i n   a   M a t e r i a l   T r a n s f e r   P r o c e s s , "   P r o c e e d i n g s   o f   t h e   7 t h   i n t e r n a t i o n a l   c o n f e r e n c e   o n   m o d e l i n g   a n d   s i m u l a t i o n   o f   e l e c t r i c   m a c h i n e s ,   c o n v e r t e r s   a n d   s y s t e m s   ( E L E C T R I M A C S ) ,   2 0 0 2 .   [ 2 5 ]   M .   E z z a t ,   J . D .   L e o n ,   N .   G o n z a l e z ,   a n d   A .   G l u m i n e a u , "   S e n s o r l e s s   S p e e d   C o n t r o l   o f   P e r m a n e n t   M a g n e t   S y n c h r o n o u s   M o t o r   b y   u s i n g   S l i d i n g   M o d e   O b s e r v e r , "   1 1 t h   I n t e r n a t i o n a l   W o r k s h o p   o n   V a r i a b l e   S t r u c t u r e   S y s t e m s   ( V S S ) ,   2 0 1 0 .   [ 2 6 ]   R .   A s k o u r   a n d   B . B .   I d r i s s i ,   " D S P - B a s e d   S e n s o r l e s s   S p e e d   C o n t r o l   o f   a   P e r m a n e n t   M a g n e t   S y n c h r o n o u s   M o t o r   u s i n g   S l i d i n g   M o d e   C u r r e n t   O b s e r v e r , "   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   P o w e r   E l e c t r o n i c s   a n d   D r i v e   S y s t e m   ( I J P E D S ) ,     v o l . 4 ( 3 ) ,   p p .   2 8 1 - 2 8 9 ,   2 0 1 4 .   [ 2 7 ]   P .   J a n s e n   a n d   R .   L o r e n z ,   " T r a n s d u c e r l e s s   p o s i t i o n   a n d   v e l o c i t y   e s t i m a t i o n   i n   i n d u c t i o n   a n d   s a l i e n t   A C   m a c h i n e s , "   I E E E   T r a n s .   I n d u s t r y   A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   3 1 ( 2 ) ,   p p .   2 4 0 2 4 7 ,   1 9 9 5 .       A P P E N D I X   P M S M   M O T O R   P A R A M E T E R S   T h r e e - p h a s e   I n d u c t i o n   m o t o r   p a r a m e t e r s ,   u s e d   f o r   r e a l - t i m e   i m p l e m e n t a t i o n ,   i n   S I   u n i t s   a r e :   = 2 . 5 ,   = 3 . 4 2 m H ,   = 4 ,     A ,   = 0 . 0 0 0 2 5   K g . m 2 ,   = 0 . 4 7   W b ,   = 0 . 0 5   N m / r a d . s - 1       B I O G R A P H I E S   O F   A U T H O R S         A b d e l h a k i m   I d i r   w a s   b o r n   i n   B e j a i a ,   A l g e r i a .   H e   r e c e i v e d   h i s   B . S   a n d   M . S   d e g r e e s   i n   C o n t r o l   f r o m   t h e   B e j a i a   U n i v e r s i t y   a n d   S e t i f   U n i v e r s i t y   i n   2 0 0 3   a n d   2 0 0 6   r e s p e c t i v e l y .   H e   r e c e i v e d   h i s   d o c t o r a t e   a n d   H D R   d e g r e e s   i n   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   f r o m   t h e   U n i v e r s i t y   M H a m e d   B o u g a r a   o f   B o u m e r d e s ,   A l g e r i a ,   i n   2 0 1 5   a n d   2 0 1 8 ,   r e s p e c t i v e l y .   H e   c u r r e n t l y   w o r k s   a s   a n   a s s o c i a t e   P r o f e s s o r   i n   t h e   D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   B o u m e r d e s   U n i v e r s i t y ,   A l g e r i a .   H e   i s   t h e   a u t h o r   a n d   c o - a u t h o r   o f   n u m e r o u s   r e s e a r c h   p u b l i c a t i o n s   i n   i n t e r n a t i o n a l   c o n f e r e n c e s   a n d   j o u r n a l s .   I n   2 0 1 9 ,   h e   j o i n e d   t h e   D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   a t   t h e   M o h a m e d   B o u d i a f   U n i v e r s i t y   o f   M s i l a ,   w h e r e   h e   i s   c u r r e n t l y   w o r k i n g   a s   a n   a s s o c i a t e   p r o f e s s o r .   H i s   c u r r e n t   r e s e a r c h   i n t e r e s t s   i n c l u d e   t h e   m o d e l i n g ,   s i m u l a t i o n   a n d   c o n t r o l   o f   f r a c t i o n a l   s y s t e m s ,   f r a c t i o n a l   P I D   c o n t r o l ,   A C   d r i v e s   a n d   r e n e w a b l e   e n e r g y .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I S S N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t .   J .   o f   A d v .   i n   A p p l .   S c i .   V o l .   8 ,   N o .   4 ,   D e c e m b e r   2 0 1 9 :   2 6 9     2 7 8   2 7 8   D r .   A i m a d   A h r i c h e   w a s   b o r n   i n   A l g e i r s   ( A l g e r i a )   i n   1 9 7 8 .   I n   2 0 1 4 ,   h e   r e c e i v e d   h i s   P h D   d e g r e e   i n   e l e c t r i c a l   e n g i n e e r i n g   f r o m   u n i v e r s i t y   o f   B o u m e r d e s   ( A l g e r i a ) .   H i s   m a i n   r e s e a r c h e s   a r e   i n   M a c h i n e   d r i v e s ,   p o w e r   e l e c t r o n i c s   a n d   r e n e w a b l e   e n e r g i e s .   H e   i s   t h e   a u t h o r   a n d   C o - a u t h o r   o f   s e v e r a l   s c i e n t i f i c   p a p e r s   i n   t h e   a r e a .   H e   i s   a l s o   r e v i e w e r   w i t h   m u l t i p l e   i n t e r n a t i o n a l   j o u r n a l s .         K h a t i r   K h e t t a b   ( k h a t i r . k h e t t a b @ u n i v - m s i l a . d z )   g r a d u a t e d   f r o m   F e r h a t   A b b e s   U n i v e r s i t y   o f   S é t i f   ( U F A S ) ,   A l g e r i a ,   i n   2 0 0 1 .   H e   h i s   M S c   d e g r e e   f r o m   U F A S ,   A l g e r i a   i n   2 0 0 5 ,   a n d   o b t a i n e d   h i s   P h D   d e g r e e   i n   A d v a n c e d   A u t o m a t i c   f r o m   S k i k d a   U n i v e r s i t y ,   A l g e r i a   i n   2 0 1 6 .   H e   c u r r e n t l y   w o r k s   a s   a n   A s s i s t a n t   P r o f e s s o r   ( L e c t u r e r )   a t   t h e   M o h a m e d   B o u d i a f   U n i v e r s i t y   o f   M s i l a ,   A l g e r i a .   H e   h a s   m a n y   p u b l i c a t i o n s ,   a n d   s u p e r v i s e s   t h e   P h D   t h e s e s .   H i s   r e s e a r c h   i n t e r e s t s   i n c l u d e   r o b o t i c s   a n d   a u t o m a t i o n ,   e s p e c i a l l y   t h e   r o b u s t   f r a c t i o n a l   s y s t e m s   c o n t r o l ,   c h a o s   s y n c h r o n i z a t i o n ,   d i s c r e t e - t i m e   f r a c t i o n a l   s y s t e m s   a n d   f r a c t i o n a l   a d a p t i v e   i n t e l l i g e n t   c o n t r o l .         Y a s s i n e   B e n s a f i a   ( b e n s a f i a y @ y a h o o . f r )   w a s   b o r n   i n   B ´ e j a i a ,   A l g e r i a ,   i n   1 9 7 8 .   H e   r e c e i v e d   t h e   E n g i n e e r i n g   a n d   M a g i s t e r   d e g r e e s   i n   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   f r o m   t h e   B ´ e j a i a   U n i v e r s i t y ,   i n   2 0 0 3   a n d   i n   2 0 0 6 ,   r e s p e c t i v e l y .   R e c e n t l y ,   h e   o b t a i n e d   h i s   S c i e n c e   D o c t o r a t e   i n   A u t o m a t i c   C o n t r o l   f r o m   t h e   D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r s i t y   o f   t h e   2 0 t h   A u g u s t   1 9 5 5   o f   S k i k d a ,   A l g e r i a .   S i n c e   2 0 1 5 ,   h e   j o i n e d   t h e   U n i v e r s i t y   o f   B o u i r a   a s   a n   a s s i s t a n t   p r o f e s s o r   ( L e c t u r e r ) .   H i s   r e s e a r c h   i n t e r e s t s   i n c l u d e   F r a c t i o n a l   s y s t e m s   c o n t r o l ,   A d a p t i v e   c o n t r o l ,   R o b u s t   c o n t r o l .         K i d o u c h e   M a d j i d   w a s   b o r n   i n   B o r d j - M e n a i e l ,   A l g e r i a .   H e   r e c e i v e d   h i s   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   M a s t e r   o f   S c i e n c e s ,   a n d   P h .   D .   d e g r e e s   a l l   i n   c o n t r o l   t h e o r y .   H e   j o i n e d   M ' h a m e d B o u g a r a   U n i v e r s i t y   o f   B o u m e r d e s ,   A l g e r i a   i n   1 9 9 0   w h e r e   h e   i s   a   P r o f e s s o r   i n   t h e   d e p a r t m e n t   o f   a u t o m a t i o n   a n d   e l e c t r i f i c a t i o n   o f   i n d u s t r i a l   p r o c e s s .   H e   i s   a   r e s e a r c h   g r o u p   h e a d   o n   " C o n t r o l   o f   c o m p l e x   d y n a m i c a l   s y s t e m s "   a t   A p p l i e d   A u t o m a t i c   C o n t r o l   L a b o r a t o r y .   H e   h a s   b e e n   a c t i v e l y   i n v o l v e d   i n   s e v e r a l   r e s e a r c h   p r o j e c t s   i n   t h e   f i e l d s   o f   c o n t r o l   a n d   p o w e r   s y s t e m   a n a l y s i s .   H e   i s   t h e   a u t h o r   a n d   c o - a u t h o r   o f   n u m e r o u s   r e s e a r c h   p u b l i c a t i o n s   i n   i n t e r n a t i o n a l   c o n f e r e n c e s   a n d   j o u r n a l s .   H i s   r e s e a r c h   i n t e r e s t s   i n c l u d e   m o d e l i n g   a n d   c o n t r o l   o f   d y n a m i c   n o n   l i n e a r   s y s t e m s ,   s t a b i l i t y   o f   l a r g e - s c a l e   s y s t e m s ,   f u z z y   a n d   s l i d i n g   m o d e   c o n t r o l .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.