I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   39 ,   N o .   2 A ugus t   20 25 ,   pp .   885 ~ 89 5   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 39 .i 2 . pp 885 - 89 5             885     Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   C o m p a r a t i v e   a n a l y si s   o f   C o h e n - C o o n   a n d   Z i e g l e r - N i c h o l t u n i n g   m e t h o d s fo r   t h r e e - p h a s e   i n d u c t i o n   m o t o r   w i t h   sp e e d   senso r l e ss c o n t r o l       C h r i s ti an   V i e r i   H al i m ,   K ath e r i n   I n d r i aw at i   D e p a rt m e n t   o P h y s i c s   E n g i n e e ri n g ,   F a c u l t y   o I n d u s t r i a l   T e c h n o l o g y   a n d   S y s t e m s   E n g i n e e ri n g ,   In s t i t u t   T e k n o l o g i   S e p u l u h   N o p e m b e r,   S u ra b a y a ,   In d o n e s i a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e J a n   27 2 025   R e v i s e A pr   29 2025   A c c e pt e J ul   2 2025       T he   u s e   o f   s pe e d   s e ns o r s   i t he   s pe e d   c o nt r o l l e r   o f   t hr e e - pha s e   i nduc t i o n   m o t o r s   a f f e c t s   t he   r e l i a bi l i t y   o f   t he   i nduc t i o m o t o r s .   I a dd i t i o n,   t he   d r i v e   e ng i ne   t h a t   i s   o f t e us e i i nd us t r y   i s   a   t hr e e - pha s e   i n duc t i o m o t o r .   S o ,   s pe e d   s e ns o r l e s s   c o nt r o l   i s   n e e d e d   f o r   i nduc t i o m o t o r s   t o   a c hi e v e   t he   be s t   pe r f o r m a nc e .   T h i s   s t udy   us e s   a   di s c r e t e   d i s t ur ba nc e   o bs e r v e r   ( D 0 )   a s   f e e dba c o t he   s pe e s e n s o r l e s s   c o nt r o l .   T h e   c o nt r o l l e r   us e i t h i s   m e t ho i s   a   di s c r e t e   P I   w i t h   t he   C o he n - C o o n   ( C C )   a nd   Z i e g l e r - N i c ho l s   ( Z N )   t un i ng   m e t ho d.   T h e   pu r po s e   o f   t h i s   s t udy   i s   t o   o bt a i n   a   c o m pa r a t i v e   a na l y s i s   o f   t he   CC   a n z i e g l e r   n i c ho l s   t u ni ng   m e t ho us i ng   a   di s c r e t e   P I   o t he   s pe e d   s e ns o r l e s s   c o nt r o l   s c he m e   w i t h   t o r qu e   l o a v a r i a t i o n.   T hi s   s t udy   w a s   c a r r i e d   o ut   e xpe r i m e n t a l l y   us i ng   a n   A l l i a nc e   A Y 3A - 90 L i n duc t i o n   m o t o r .   T he   r e s ul t s   s ho w   t ha t   t h e   CC   t un i ng   m e t ho i s   be t t e r   und e r   p a r a m e t e r   e f f i c i e nc y   a nd   r o bus t n e s s   a g a i n s t   d i s t u r ba nc e   a nd   ZN   i s   be t t e r   u nde r   pa r a m e t e r   r e l i a bi l i t y .   Ke y w or d s :   Co h e n - Co o n   In d uc t i o m o t or   S pe e s e n s o r l e s s   Z i e gl e r - n i c h o l s   T hi s   i s   an   ope n   ac c e s s   ar t i c l e   u nde r   t he   C C   B Y - SA   l i c e ns e .     Cor r e s pon di n g   Au t h or :   K a t h e r i I n d ri a w a t i   D e pa rt m e n t   o f   P h y s i c s   E n gi n e e r i n g ,   F a c ul t y   o f   In dus t ri a l   T e c hn o l o g y   a n d   S y s t e m s   E ngi n e e ri n g     In s t i t ut   T e k n o l o gi   S e pul u N o pe m b e r   60111,   S u ra b a y a ,   Indo n e s i a     E m a i l :   ka t h e ri n@ i t s . a c . i d       1.   I N TR O D U C TI O N   T h e   c l o s e d - l oo c o n t r o l   m e t h o o n   i nduc t i o n   m o t o r s   r e qui r e s   p r e c i s e   a nd  a c c ur a t e   i n f o r m a t i o a b o ut   t h e   r o t a r y   s pe e of   t h e   i nduc t i o n   m o t o r .   T h e   us e   o f   di r e c t   s pe e s e n s o r s ,   s uc a s   e n c o de r s ,   c a n   r e duc e   t h e   r e l i a b i l i t y   of   t h e   m o t o r   a n r e qu i r e   e xt ra   m a i n t e n a n c e   c os t s   due   t o   t h e   v i b r a t i o ge n e ra t e b y   t h e   i n duc t i o n   m o t o r   [ 1] [2] .   T hi s   p r o b l e m   i s   ov e r c o m e   by   de s i gni n a   di s c r e t e   di s t u r b a n c e   o b s e r v e r   (D O a s   a   s ub s t i t ut e   f o r   a   d i r e c t   s pe e s e n s o by   e s t i m a t i n g   t h e   r o t a ry   s p e e v a l ue   of   t h e   i nduc t i o m o t o r   b a s e o c urr e n t   s e n s o r   i n f o rm a t i o n.   D i s c r e t e   D O   i s   a   s y s t e m   t ha t   c a e s t i m a t e   t h e   v a r i a b l e s   of   a   pl a nt   e xp r e s s e i t h e   fo r m   o f   s t a t e   s pa c e   [3 ] [4] .   T h e   c o n d i t i o f o r   t h e   us e   o f   ob s e r ve r s   i s   t ha t   t h e   s y s t e m   c o n t r o l l e d   m us t   b e   pr o v e n   o b s e r v a b l e   [5] .   T h e   c l o s e d - l o o c o n t r o l   m e t h o d   us i ng  d i s c r e t e   D O   i s   us ua l l y   c a l l e d   s pe e s e n s o r l e s s   c o n t r o l   [6] .   V a r i o us   i nn o v a t i o n s   ha v e   b e e n   m a de   i t h e   f i e l d   o f   i n d uc t i o n   m o t o r   s pe e s e n s o rl e s s   c o n t r o l ,   s uc a s   s uppl y   f r e que n c y   c o n t r o l ,   di r e c t   t o r que   c o n t r o l ,   a n d   f i e l d - o r i e n t e c o n t r o l   [7] - [9] .   H ow e ve r ,   t h e   o v e r a l l   c o n t r o l   m e t h o i s   n o t   e c o n o m i c a l ,   r e qui ri n g   a ddi t i o n a l   de v i c e s ,   h i g c o m put i ng   l o a ds ,   d i f f i c ul t y   i n   c o n t r o l l i n g   t o r que   a nd   f l ux,   a nd   v a r y i n s w i t c h i n g   f r e que n c i e s   [ 8] [ 10] .   I p r e v i o us   w o r ks ,   d i s c r e t e   P I   c o n t r o l l e s h o w s   s i m pl e   i m pl e m e n t a t i o n,   l o w   c o s t ,   s t a b i l i t y   a t   s l o w   d y n a m i c s ,   a nd   l o w   c o m put a t i o n a l   l o a d   [11] .   P d i s c r e t e   i s   b e c o m i n m o r e   s u i t a b l e   f o r   us e   o n   v a ri o us   i n dus t r i a l   s c a l e s   [12] [13]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   39 ,   N o .   2 ,   A ugus t   20 25 885 - 89 5   886   T w o   t uni n g   m e t h o ds   a r e   c o m m o n l y   us e i d i s c r e t e   P I   c o nt r o l l e r s ,   n a m e l y   Z i e gl e r - N i c h o l s   (Z N a n d   Co h e n - Co o n   (CC) .   R e c e n t   r e s e a r c s h o w s   ZN   i s   m o r e   w i de l y   us e due   t o   i t s   s i m p l i c i t y   i t h e   t u ni n g   pr o c e s s   b a s e o n   t h e   s y s t e m ' s   o s c i l l a t i o r e s po n s e   [14]   a nd  ha s   b e e n   us e i n   v a ri o us   pr o c e s s e s   be c a us e   of   i t s   s i m pl i c i t y   a n e a s e   o f   i m p l e m e nt a t i o n   [1 5] [16] .   O t h e r   r e s e a r c a i m i n g   t o   s h o w   CC  t u ni n m e t h o ds   t e n d   t o   b e   us e fo r   s y s t e m s   w i t w e l l - i de n t i f i a b l e   m a t h e m a t i c a l   m o de l s ,   e s pe c i a l l y   fo r   pl a nt s   t h a t   e xhi b i t   de a d   t i m e   pr o pe rt i e s   [17] - [19] .   A n   o pt i m a l   t u n i ng  m e t h o i s   r e qui r e i n   di s c r e t e   P c o nt r o l l e r s   b a s e o n   t h e   c o n t r o l l e pl a nt .   I n c o n s i s t e n c y   of   t uni n g   m e t h o ds   w i l l   c a us e   t h e   c o n t r o l   s y s t e m   t o   h a v e   po o r   pe r f o r m a n c e   a n d   po o r   a da p t a b i l i t y   t o   o p e r a t i n c o n d i t i o n s   [20] [ 21] .   A   b e t t e r   c o nt r o l l e pe r f o r m a n c e   w i l l   gi v e   b e t t e r   e ff i c i e n c y ,   r o b us t n e s s   o f   di s t u r b a n c e ,   a n d   go o r e l i a b i l i t y   of   t h e   i n du c t i o m o t o [ 22] - [25 ] .   M o r e o v e r ,   a   c o m pa ra t i v e   a n a l y s i s   of   CC  a nd  Z N   t u ni n g   m e t h o ds   o n   i n duc t i o m o t o r s   i s   n e e de t o   de t e rm i n e   t h e   m o s t   o pt i m a l   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   c o n t r o l   s y s t e m   f o r   i n duc t i o m o t o r s   i s pe c i f i c   pa ra m e t e r s ,   w hi c a r e   t h e   e f f i c i e n c y ,   r o b us t n e s s ,   a n d   r e l i a b i l i t y   of   t h e   i nduc t i o n   m o t o r .   H ow e ve r ,   t h e r e   h a s   b e e n   n o   i n - de pt r e s e a r c o t h e   qua nt i t a t i v e   i de nt i f i c a t i o n   o f   CC  a n d   Z N   t u ni n g   m e t h o ds   fo r   di s c r e t e   P c o n t r o l l e r s   i n   de a l i ng  w i t h   c o m pl e i n d uc t i o n   m o t o r   dy n a m i c s .   B a s e o n   t h i s   f i n di ng,   t h i s   s t udy   pr o po s e s   a   c o m pr e h e n s i v e   qua n t i t a t i v e   a na l y s i s   of   t h e   Z N   a nd  C t u n i n g   m e t h o ds   o di s c r e t e   P co n t r o l l e r s   f o r   i nduc t i o m o t o r s .   T hi s   s t udy   w i l l   c o m pa r e   t h e   t w o   m e t h o ds   i t w o   o p e r a t i o na l   c o n di t i o n s ,   na m e l y   n o   l o a d   a n d   w i t l o a d.   P a d a   s t ud i   i ni ,   s i s t e m   ko nt ro l   a k a di i n t e g ra s i k a de nga d i s c r e t e   D O .   T hi s   ga i s   a o ppo r t u ni t y   i n   t h i s   s t udy   t o   s e e   h o w   bo t h   m e t h o ds   w o r i s pe e s e n s o r l e s s   s c h e m e s   us i n g   di s c r e t e   D O   a n v a r i o us   s i t u a t i o n s ,   s uc h   a s   t ra n s i e n t   r e s po n s e ,   s t e a d y - s t a t e   e rr o r s ,   a nd  s e n s i t i v i t y   t o   l o a c h a n ge s .   T h i s   i s   i c o nt ra s t   t o   p r e v i o us   s t ud i e s   t ha t   f o c us e m o r e   o n   t h e   a pp l i c a t i o o f   o n e   t u n i ng   m e t h o d.   T h i s   r e s e a r c h   p r o v i de s   n e w   i n s i g h t s   i n t o   t h e   a dv a nt a ge s   a nd  l i m i t a t i o n s   o f   e a c h   t u n i ng  m e t h o d .   T h e r e f o r e ,   t h i s   r e s e a r c i s   e xpe c t e t o   p r o v i de   m o r e   a c c ur a t e   a n d   us e f ul   gui da n c e   fo r   a c a de m i c s   a nd  i ndus t r y   pr a c t i t i o n e r s   i c h o o s i n t h e   b e s t   t u ni n m e t h o f o r   s pe e s e n s o rl e s s   c o n t r o l   o i n duc t i o m o t o r s   i v a r i o us   c o n di t i o n s .   T h i s   s t udy   a i m s   t o   o b t a i n   a   c o m pa r a t i v e   a n a l y s i s   o f   t h e   CC  a n Z N   t u n i n g   m e t h o us i ng  a   d i s c r e t e   P o t h e   s pe e s e n s o rl e s s   c o n t r o l   s c h e m e   w i t h o ut   t o r qu e   l o a d   a nd   w i t t o r que   l o a d   v a r i a t i o t hr o ug e xpe r i m e nt .   T h e   d i s c r e t e   D O   w i l l   b e   us e t o   r e pl a c e   t h e   r o l e   of   t h e   e n c o de r   a s   t h e   s pe e i n f o r m a nt   i n   r e a l - t i m e .   T h e   t e s t   w a s   c a rri e d   o ut   i t hr e e   s c h e m e s ,   na m e l y   w i t h o ut   l o a d ,   w i t a   1 70   W a t t s   l o a d   a nd   200   W a t t s   l o a d.   T h e   a n a l y s i s   w a s   c a rri e o ut   t o   de t e r m i n e   t h e   o pt i m a l   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   t u ni n g   m e t h o b e t w e e n   CC   a n Z N   i t e r m s   o f   e n e r gy   e f f i c i e n c y ,   r o b us t n e s s   t o   di s t u r b a nc e ,   a n d   r e l i a b i l i t y   o f   t h e   i nduc t i o m o t o r s       2.   M ET H O D   2. 1 .     S ys te m   d e s c r i p ti o n   In  t h i s   s t udy ,   t h e   s o f t w a r e   us e w a s   M A T L A B   a n d   S i m ul i n k .   M e a n w hi l e ,   t h e   ha r dw a r e   us e i s   a   D a t a   A c qui s i t i o N a t i o na l   I n s t rum e n t   (D A Q   N I   U S B - 600 1),   T o s h i b a   V F - n C3  I n v e r t e r ,   i n f r a r e v e l o c i t y   m e a s u r e m e nt   m o dul e   (IR   H W - 201),   S C T - 013   c u rr e n t   m e a s u r e m e nt   m o dul e ,   A r d ui n o ,   a nd   a   t hr e e - pha s e   i n duc t i o n   m o t o r   A l l i a n c e   A Y 3A - 90L 4.   T a b l e   1   s h o w s   t h e   s p e c i f i c a t i o n   o f   A l l i a n c e   A Y 3A - 9 0L 4   F i gu r e   s h o w s   t h e   s e t - up  o f   t h e   t hr e e - pha s e   i n duc t i o n   m o t or   s y s t e m   i n   t hi s   s t udy .   D a t a   A c qu i s i t i o i s   us e a s   a i nt e r f a c e   b e t w e e n   t h e   c o m put e a nd  ha r dw a r e   w i t a o ut pu t   s i g n a l   p r o duc e i n   t h e   f o r m   o f   a   vo l t a ge   o f   0 10   V D C.   T h e   m i c r o c o n t r o l l e us e d   i s   a A rdui n o   w h i c f un c t i o n s   a s   a   s pe e v a l i da t o by   r e a d i n g   t h e   s pe e s e n s o m o dul e   t hr o ug r e v o l ut i o t i m e   i di g i t a l   s i g na l   p r o duc e by   IR   H W - 201.   T h e   i n v e r t e i s   us e a s   a   o n e - p h a s e   A C   v o l t a ge   c o n v e r t e t o   a   t h r e e - p h a s e   A C   v o l t a ge   w i t a o ut put   t h a t   c a b e   a dj us t e t o   t h e   f r e que n c y   v a l ue   i n   t h e   r a nge   o f   0 50  H z .   D C   ge n e ra t o r s   a r e   v a ri e a s   a   v a ri a b l e   di s t u r b a n c e   i n   t h e   s y s t e m .   T h e   c o n t r o l   c a rr i e o ut   by   M A T L A B   a n d   S i m ul i n k   i s   i n c l u de i t h e   c o n t r o l l e r .   T h e   i nduc t i o n   m o t o s y s t e m   i s   e qui ppe d   w i t a   J K E X E R   D ge n e ra t o r .   T h e   D C   ge n e r a t o f un c t i o n s   t o   ge n e ra t e   D C   c urr e nt   w h e n   r o t a t e by   t h e   r o t o r   o f   t h e   i n d uc t i o m o t o r.   T h e   f a s t e r   t h e   i n d uc t i o m o t o r o t a t e s ,   t h e   g r e a t e r   t h e   D C   c u rr e nt   p r o duc e d.   A   s e ri e s   o D C   l a m ps   a rra n ge d   i s e ri e s   a n d   p a r a l l e l   a r e   c o n n e c t e w i t h   D C   ge n e ra t o r s   a s   f i xe l o a ds   o f   170  a n d   200   W a t t s .       T a b l e   1 .   S pe c i f i c a t i o o f   pl a n t   P a ra m e t e r   V a l u e   P o l e   (P )   4   P o w e r   1 . 5   k W ,   2   H P   M a x   F r e q u e n c y   5 0   H z   M a x   S p e e d   1 4 4 0   RP M   E ffi c i e n c y   7 8 . 5 %   P o w e F a c t o r   0 . 7 8   Ro t o I n e rt i a   0 . 0 3 1    2     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752         Com par a t i v e   ana l y s i s   of   Coh e n - C oon   and   Z i e gl e r - Ni c hol s   t uni ng   m e t hods   f or     ( Chr i s t i a V i e r i   H al i m )   887       F i gu r e   1 .   T hr e e - pha s e   i nduc t i o n   m o t o r   s y s t e m   s e t - up       T h e   f o l l o w i ng   i s   a   m a t he m a t i c a l   m o de l   o f   a   3 - p ha s e   i nd uc t i o m o t o i t he   s t a t e   s p a c e   e q u a t i o [ 26 ]     [        ̇  ̇  ̇  ̇ ]       = [ 1 0 4 0 0 1 0 4 2 0 5 0 0 2 0 5 ] [     ] + [       3 0 2 0 0 3 0 2 ]       [ ] + [ 1 0 0 0 0 1 0 0 ] [   ]   (1)     t h e   a b o ve   e qua t i o c a a l s o   b e   w r i t t e a s   (2) :     ̇ =  +  +   (2)     T h e   di s t u r b a n c e   ( o f   t h e   s y s t e m   c a n   b e   w r i t t e n   a s   (3 a n d   (4) :     =    (3)     =    (4)     w h e r e ,   1 = 2 + 2 2 2 = 2 , 3 =   2 4 = 5 = ,   a n d   1 = 1 .   T h e   v a l ue s   o f   e l e c t r i c a l   a n d   m e c ha n i c a l   pa ra m e t e r s   a r e   s h o w n   i T a b l e   2.   T h e   v a l ue   o f   e l e c t r i c a l   a n d   m e c h a ni c a l   p a r a m e t e r s   i n   i s   ob t a i n e b a s e o t h e   c o n d i t i o o f   t h e   p l a nt   us e d.       T a b l e   2 .   E l e c t r i c a l   a n d   m e c ha n i c a l   pa ra m e t e o f   i n duc t i o m o t o r   P a ra m e t e r s   S y m b o l s   V a l u e   P o l e     4   M o t o r   In d u c t a n c e     9 . 2 4 9   H   S t a t o R e s i s t a n c e     4 . 8 5   Ω   Ro t o R e s i s t a n c e     7 . 8 0 5   Ω   S t a t o I n d u c t a n c e     0 . 2 7 4   H   Ro t o I n d u c t a n c e     4 . 2 7 4   H   Ro t o I n e rt i a     0 . 0 3 1    2       2. 2 .     I m p l e m e n ti n d i s c r e t e   d i s tu r b an c e   o b s e r v e r   In  t hi s   s t udy ,   t h e   i n d uc t i o m o t o r o t a t i o s pe e e s t i m a t o r   i s   de s i g n e b a s e o t h e   dy n a m i c   m o de l   of   t h e   p l a nt .   T h e   m o de l i n g   o f   t h e   i nduc t i o m o t o pl a n t   w a s   c h a nge t o   o b t a i t h e   di s c r e t e   D O   e qua t i o n.   D O   i s   a   m o di f i e f o r m   o f   L ue n b e r ge O b s e r v e r   w i t t h e   a ddi t i o n   o f   s t a t e   v e c t o r   d   w hi c i s   c a l l e di s t u r b a n c e   [26] .   T h e   di s c r e t e   D O   i m pl e m e n t a t i o n   m e t h o i n   t hi s   s t u dy   i s   c a rr i e o ut   by   r e f e r r i ng  t o   t h e   a l go ri t hm   t h a t   ha s   b e e n   de v e l o pe [27]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   39 ,   N o .   2 ,   A ugus t   20 25 885 - 89 5   888   ̂ ̇ ( + 1 ) = ̂ ( ) + ( ) + ( ( ) ̂ ( ) )   (5)     ̂ = ( )   (6)     w h e r e ,     i s   t h e   t i m e   i n de o n   t h e   di s c r e t e   a n d     i s   t h e   o b s e r v e r   ga i o b t a i n e t hr o ug h   L Q R .   T h e   v a l ue s   o f   t h e   pa r a m e t e r s   ,   a n d     a r e   a s   (7) - (9):     = [               ]             (7)     = + [ 0  ]   (8)     = [ 0 ]   (9)     D i s c r e t e   D O   i m p l e m e n t a t i o n s   r e qui r e   s t a t o r   c u rr e nt   a n d   s t a t o r   v o l t a ge   i n f o r m a t i o n   i p h a s e     a n .   T h e   c urr e n t   i n f o r m a t i o i s   p r o v i de t hr o ug t h e   S CT - 0 13  s e n s o r   i n s t a l l e o n   t h e   t hr e e   p h a s e s   U ,   V ,   a n W .       2. 3 .     D e s i gn i n s p e e d   s e n s o r l e s s   c o n tr o l   u s i n d i s c r e te   PI   T h e   de s i g n   o f   t h e   P di s c r e t e   i s   c a rri e o ut   by   l oo ki n f o r   t h e   p r o po r t i o na l   a nd  i nt e g r a l   p a r a m e t e r s   o t h e   s y s t e m .   T u n i ng   o f   P p a r a m e t e r s   i s   pe r f o r m e d   i o pe l o o c o n di t i o n s .   T h e   go a l   o f   t h e   c o n t r o l   i s   t i n c r e a s e   r i s e   t i m e   a n d   r e duc e   s t e a dy   s t a t e   e rr o r s   t o   b e l ow   5%.   T h e   de s i g w a s   c a rri e o ut   by   2   m e t h o ds ,   na m e l y   t h e   CC   a nd  ZN   m e t h o ds   w i t t u n i ng  t a b l e s   a s   i T a b l e s   a n d   4 .       T a b l e   3 .   T u n i ng  t a b l e   CC   [28 ]   Co n t r o l l e r         P   ( 1 + 3 )   -   -   PI   ( 0 . 9 + 12 )   ( 30 + 3 9 + 20 )   -   P ID   ( 1 + 3 )   ( 32 + 6 13 + 8 )   ( 4 11 + 2   )       T a b l e   4 .   T u n i ng  t a b l e   ZN   [29 ]   Co n t r o l l e r         P     -   -   PI   0 . 9   0 . 3   -   P ID   1 . 2   2   0 . 5       w h e r e ,     i s   t h e   e f fe c t i ve   t i m e   c o n s t a n t   f r o m   t h e   f i r s t - o r de r   r e s po n s e ,     i s   de a d   t i m e ,   a n d     i s   t h e   r e s ul t   o di v i di n g   t h e   s t e a dy   s t a t e   o ut put   w i t h   t h e   i n put   s t e p .   T h e s e   pa ra m e t e r s   a r e   s e a r c h e us i ng  t h e   (10) - (12) :     = Δ Δ   (10)     = 1 . 5 ( 63% 28% )   (11)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752         Com par a t i v e   ana l y s i s   of   Coh e n - C oon   and   Z i e gl e r - Ni c hol s   t uni ng   m e t hods   f or     ( Chr i s t i a V i e r i   H al i m )   889   = 63%   (12)     w h e r e ,     i s   t h e   t i m e   c o n s t a n t   a nd    i s   t h e   de l a y   t i m e .   T h e s e   p a ra m e t e r s   a r e   s e a r c h e d   us i n g   t h e   (13)   a nd  ( 14):     = 1 . 5 ( 63% 28% )   (13)     = 63%   (14)     Co n t r o l l e r   g a i n   r e t ri e v a l   w a s   c a rri e o ut   a t   2 - s pe e v a r i a t i o n s ,   n a m e l y   R P M   t o   800  R P M   a n 0   R P M   t o   1200  R P M .   D a t a   c o l l e c t i o n   w a s   c a rri e o ut   o a o pe n - l o o s c h e m e .   S pe e i n f o r m a t i o i s   o b t a i n e by   t h e   IR   H W - 201  s pe e m e a s u r e m e n t   m o dul e .   D a t a   c o l l e c t i o n   w a s   c a rri e d   o ut   f o r   30   s e c o n ds   w i t a   s a m pl i n g   t i m e   o f   0. 01   s e c o n ds .   T a b l e   5   s h o w s   t h e   r e s ul t s   o f   t h e   c a l c ul a t i o n   o f   t h e   t u n i n g   p a r a m e t e r s   o f   CC  a n Z N   a t   b o t s pe e v a r i a t i o n s .       T a b l e   5 .   T u n i ng  pa ra m e t e r   di s c r e t e   PI   RP M   t ra c k i n g   K   28%   63%     (s )     (s )   T   (s )   L   ( s )   0 - 800   1   4 . 3 2 9   8 . 7 1 1   6 . 5 7 3   2 . 1 3 8   6 . 5 7 3   2 . 1 3 8   0 - 1200   1   5 . 2 8   1 0 . 5 4 3   7 . 8 9 5   2 . 6 4 8   7 . 8 9 5   2 . 6 4 8       T h e   c o n t r o l l e t ha t   ha s   b e e n   o b t a i n e i s   t h e n   a na l y z e o n   t h e   s pe e s e n s o rl e s s   s c h e m e   us i n g   d i s c r e t e   D O   w i t a   b l o c di a g ra m   a s   s h o w n   i F i gu r e   2.   I F i gu r e   2 ,   t h e   t ra n s m i s s i o o f   i n f o r m a t i o f r o m   S o f t w a r e   a n d   H a r dw a r e   i s   c a rr i e d   o ut   t hr o ug D A Q .   T h e   s i g n a l   ob t a i n e f r o m   D A Q   t o   t h e   s o f t w a r e   (P e r s o n a l   Co m put e r)  w i l l   b e   s a m p l e t o   c o n v e r t   t h e   c o nt i n uo us   t o   di s c re t e   w i t a   s a m pl i n t i m e   o f   0. 01   s .           F i gu r e   2 .   B l o c di a g r a m   o f   s pe e s e n s o r l e s s   P c o n t r o l       3.   R ES U LTS   A N D   D I S C U S S I O N   T h e   c a l c ul a t i o n   o f   pr o po r t i o n a l   a nd  i nt e g r a l   g a i n   us i n t h e   C a n d   Z N   m e t h o ds   i s   c a rr i e o ut   b a s e o n   e qua t i o n s   o b t a i n e f r o m   T a b l e s   a n 4.   T a b l e   de m o ns t ra t e s   t h a t   t h e   v a l ue s     a nd    a r e   o b t a i n e d   i t h e   CC   a n d   Z N   t u ni n g   m e t h o ds   a r e   di f f e r e n t .   T h e   v a l ue   o f     o n   t h e   C C   m e t h o i s   g r e a t e t ha o t h e   Z N   m e t h o d.   T h e   m a g n i t ude   o f   t h e   v a l ue   i s   p r e d i c t e t o   a f f e c t   t h e   r i s e   t i m e   a n o v e r s h o o t   v a l ue   o f   t h e   c o n t r o l   s y s t e m   r e s po n s e .   T h e   i nt e gra l   ga i n   c ha r a c t e r   t e n ds   t o   a c c e l e r a t e   t h e   s y s t e m ' s   r e s po n s e   w h i c h   m a ke s   t h e   s y s t e m   ove r s h o o t   o r   u n de r s h o o t   [30] .   Co n t r o l   i s   c a r r i e o ut   t hr o ug h   S i m u l i nk  M A T L A B   ut i l i z i n g   t h e   d i s c r e t e   P ID .   T h e   v a l ue s   o f   K _p   a n d   K _ i   i t h e   di s c r e t e   b l o c pa ra m e t e r s   o f   P ID   a r e   o b t a i n e d   f r o m   t h e   i n f o rm a t i o i n   T a b l e   6 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   39 ,   N o .   2 ,   A ugus t   20 25 885 - 89 5   890   T a b l e   6 .   P I   ga i n   v a l ue   RP M   t ra c k i n g   M e t h o d         0 - 800   Co h e n - C o o n   2 . 8 4 9   4 . 2 6 9   0 . 6 6 7   0 - 1200   2 . 7 6 6   5 . 2 2 4   0 . 5 2 9   0 - 800   Z i e g l e r - N i c h o l s   2 . 7 6 6   7 . 1 2 6   0 . 3 8 8   0 - 1200   2 . 6 8 3   8 . 8 2 6   0 . 3 0 3       F i gu r e s   3   a n d   4   s h o w   t h e   c o n t r o l   s y s t e m ' s   r e s po n s e   t o   n o - l o a c o n d i t i o n s .   F i gu r e s   5   a n d   6   s h o w s   t h e   r e s po n s e   o f   t h e   c o n t r o l   s y s t e m   un de r   c o n di t i o n s   w i t h   l o a v a r i a t i o n s   o f   170  a nd  200  W a t t s   a t   s pe e ds   o f   800   R P M ,   w h i l e   F i gu r e s   7   a nd  s h o w   t h e   r e s po n s e   o f   t h e   c o nt ro l   s y s t e m   a t   l o a d   c o n di t i o n s   o f   v a r i a t i o n   o f   170  a n 20 W a t t s   a t   s pe e ds   o f   1200  R P M .   In  e a c f i gu r e   o f   t he   r e s po n s e   t e s t   r e s ul t ,   t h e r e   i s   a   r i pp l e   t ha t   a ri s e s   f r o m   t h e   r e a d i n o f   t h e   IR   H W - 201  s pe e s e n s o r .   T hi s   ri p pl e   a ri s e s   due   t o   t h e   r e a di ng  o f   t h e   IR - H W 201   s e n s o r   b a s e o n   t h e   r e v o l ut i o n   t i m e   o f   t h e   di g i t a l   s i g na l   c ha n ge s   ( a n d   0)  s e n t   by   A r dui n o   v i a   D A Q   t o   S i m ul i n k   M A T L A B .   T h i s   r i ppl e   v a l ue   i s   a l s o   a f f e c t e by   i t s   s e n s i t i v i t y   t o   l i g ht   f r o m   t h e   s e n s i n g   e l e m e n t   o t h e   s e n s o r .   R i pp l e   w i l l   n o t   a f fe c t   t h e   r e s ul t s   o f   t h e   c o n t r o l   s y s t e m ,   b e c a us e   t h e   s pe e s e n s o r l e s s   c o nt r o l - b a s e d   c o n t r o l   s y s t e m   w i l l   n o t   b e   a f fe c t e by   t h e   r e s ul t s   o f   t h e   s pe e s e n s o r.           F i gu r e   3 .   T e s t i n g   a t   8 00  R P M           F i gu r e   4 .   T e s t i n g   a t   1 200   R P M       T h e   a na l y s i s   of   t h e   c o n t r o l   s y s t e m   r e s po n s e   i n   F i gu r e s   a nd   i s   s h o w n   i n   T a b l e   7,   w h i l e   F i gu r e s   5   to   8   a r e   s h o w n   i T a b l e   8 .   I t   i s   f o un d   t ha t   i a l l   v a ri a t i o n s   i s pe e a nd   l o a d   c o n d i t i o n s   a s   w e l l   a s   w i t h o ut   l o a d,   t h e   CC   t u ni n m e t h o h a s   a   b e t t e r   ri s e   t i m e   v a l ue .   T h e   r e s ul t   c o rr e s po n ds   t o   t h e   m a g ni t ude   o f   t h e   i n t e g r a l   g a i v a l ue   o f   t h e   CC   t u n i ng  m e t h o i s   g r e a t e r   t h a t h a t   o f   ZN .   T h i s   r e s ul t   i s   i a c c o r da n c e   w i t t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752         Com par a t i v e   ana l y s i s   of   Coh e n - C oon   and   Z i e gl e r - Ni c hol s   t uni ng   m e t hods   f or     ( Chr i s t i a V i e r i   H al i m )   891   t h e o r y   w h e r e   t h e   i n t e g r a l   g a i v a l ue   t e n ds   t o   a c c e l e r a t e   t h e   s y s t e m   r e s po n s e   i a c h i e v i ng  a   s t e a dy   s t a t e   v a l ue   w i t t h e   i m pa c t   h a v i n g   a o ve r s h o o t   [30 ] .   T hi s   i m pa c t   i s   a l s o   s h o w n   i t h e   i n c r e a s e   i n   o v e r s h o o t   a l o n g   w i t t h e   i n c r e a s e   i n   t h e   r o t a t i o s pe e o f   t h e   i nduc t i o n   m o t o r   a t   1 200  R P M   c o m pa r e t o   8 00  R P M .           F i gu r e   5 .   T e s t i n g   a t   8 00  R P M   w i t 170   W a t t   l o a d           F i gu r e   6 .   T e s t i n g   a t   8 00  R P M   w i t 200   W a t t   l o a d           F i gu r e   7 .   T e s t i n g   a t   1 200   R P M   w i t 170   W a t t   l o a d       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   39 ,   N o .   2 ,   A ugus t   20 25 885 - 89 5   892       F i gu r e   8 .   T e s t i n g   a t   1 200   R P M   w i t 200   W a t t   l o a d       T a b l e   7 .   N o - l o a d i s c r e t e   P I   t e s t   r e s u l t s   T u n i n g   m e t h o d   RP M   t ra c k i n g   Ri s e   t i m e   ( s )   S e t t l i n g   t i m e   ( s )   O v e r s h o o t   ( % )   S t e a d y   s t a t e   e rr o r   (% )   Co h e n - C o o n   0 - 1200   1 6 . 9 5 6   2 0 . 5 4 4   6 . 9 2   0 . 3 7   0 - 800   1 2 . 2 3 2   1 6 . 2 5 5   6 . 2 6   0 . 4 5   A v e ra g e   S t e a d y   S t a t e   E rro ( % )   0 . 4 1   Z i e g l e r - N i c h o l s   0 - 1200   1 7 . 1 8 8   2 1 . 4 8 9   6 . 8 6   0 . 7 9   0 - 800   1 2 . 8 9 7   1 7 . 2 8 8   6 . 2 5   0 . 4 3   A v e ra g e   S t e a d y   S t a t e   E rro ( % )   0 . 4 6       T a b l e   8 .   W i t h   l o a d i s c r e t e   P I   t e s t   r e s ul t s   S p e e d   (R P M )   M e t h o d   L o a d   (W a t t )   Ri s e   t i m e   ( s )   S e t t l i n g   t i m e   ( s )   O v e r s h o o t   ( % )   S t e a d y   s t a t e   e rr o r   (% )   800   Z i e g l e r - N i c h o l s   170   2 7 . 1 2   2 7 . 3 1   0 . 6 2   0 . 3 7   200   2 7 . 2 9   2 7 . 6 6   0 . 6 5   0 . 3 2   1200   170   2 7 . 2 1   2 7 . 3 9   0 . 3 3   0 . 3 3   200   2 7 . 3 3   2 7 . 4 2   0 . 4 1   0 . 4 4   A v e ra g e   2 7 . 2 4   2 7 . 4 5   0 . 5 0   0 . 3 7   800   Co h e n - C o o n   170   2 6 . 7 8   2 7 . 1 4   0   0 . 3 8   200   2 6 . 9 9   2 7 . 2 0   0 . 6 0   0 . 3 1   1200   170   2 6 . 9 1   2 7 . 1 8   0 . 4 3   0 . 4 7   200   2 7 . 0 1   2 7 . 3 5   0 . 7 4   0 . 1 2   A v e ra g e   2 6 . 9 2   2 7 . 2 2   0 . 4 4   0 . 3 2       F r o m   t h e   a n a l y s i s   o f   fo ur   c o n t r o l   s y s t e m   r e s po n s e   pa r a m e t e r s ,   n a m e l y   r i s e   t i m e ,   o v e r s h o o t ,   s e t t l i n g   t i m e ,   a n d   s t e a dy - s t a t e   e rr o r ,   i t   s h o w s   t ha t   C C   h a s   a   b e t t e pa ra m e t e v a l ue   t ha Z N ,   e xc e pt   f o r   t h e   o v e r s h o o t   pa r a m e t e a s   t h e   p r i c e   o f   t h e   hi g h   i n t e g ra l   g a i v a l ue   i s   o w n e by   CC.   T h e   a n a l y s i s   of   t h e   i m p a c t   o f   t h e   c o n t r o l l e o t h e   i n duc t i o m o t o r   i s   c a rr i e d   o ut   by   a s s e s s i n g   t hr e e   a s pe c t s ,   na m e l y   e ff i c i e n c y ,   r o b us t n e s s ,   a nd  r e l i a b i l i t y   of   t h e   s y s t e m .   T h e   e f f i c i e n c y   of   t h e   c o nt r o l   s y s t e m   w e i gh s   t h e   po w e r   us a ge   us e b y   t h e   i nduc t i o m o t o t hr o ug t h e   i n v e r t e r .   T hi s   v a l ue   i s   r e p r e s e n t e by   t h e   s y s t e m ' s   a b i l i t y   t o   a c hi e v e   a   s t e a d y   s t a t e   qu i c kl y .   In   t h e   t ra n s i e n t   r e s po n s e ,   t h e   i nduc t i o m o t o e xpe r i e n c e s   a   s ub o pt i m a l   p a r a m e t e c ha n ge ,   c a us i ng   u n s t a b l e   c u rr e n t   a n d   t o r que   [31] .   T h e   i n s t a b i l i t y   of   c urr e nt   a nd  t o r que   v a l ue s   i n   t ra n s i e n t   c o n d i t i o n s   w i l l   c a us e   t h e   i n duc t i o n   m o t o r   t o   s uff e r   po w e r   l o s s e s .   T o   i m p r o v e   t h e   e ff i c i e n c y   of   t h e   P c o n t r o l   s y s t e m ,   t h e   de t e rm i na t i o o f   t uni n g   m e t h o ds   t ha t   c a s h o r t e t ra n s i e n t   r e s po n s e   t i m e s   o ha v e   l ow   s e t t l i n g   a n d   ri s e   t i m e s   w i l l   h a v e   a e f f e c t .   I t h i s   c o n d i t i o n ,   t h e   CC  t u ni n m e t h o h a s   a   b e t t e r   a v e r a ge   r e s po n s e   v a l ue   o f   0. 989  s e c o n ds ,   a nd  a   b e t t e r i s e   t i m e   o f   0. 449  s e c o n ds   c o m pa r e t o   Z N   i a   n o - l o a s c e n a ri o .   I n   l o a di n g ,   CC   a l s o   ha a   b e t t e r   a v e r a ge   s e t t l i ng  t i m e   r e s po n s e   o f   0. 23  s e c o n ds   a n d   a   b e t t e r i s e   t i m e   o f   0. 32  s e c o n ds   c o m pa r e t o   Z N .   T h e   r e s ul t s   s h o w e t ha t   CC  w a s   5 . 1%   b e t t e r   i t h e   s e t t l i ng  t i m e   a s pe c t   a n d   2. 98%   i t h e   ri s e   t i m e   a s pe c t   c o m pa r e t o   Z N .   T h e   r o b us t n e s s   o f   t h e   c o n t r o l   s y s t e m   c a b e   s e e n   f r o m   i t s   pe r f o r m a n c e   i o v e r c o m i n g   e xt e rn a l   di s t u r b a n c e s .   T h e   r o b us t n e s s   o f   a   c o n t r o l   s y s t e m   c a b e   a na l y z e b a s e o n   i t s   a b i l i t y   t o   c o m pe n s a t e   t h e   e xt e rn a l   di s t u r b a n c e   [32] .   I n   t h i s   s t udy ,   t h e   v a r i a t i o i D l o a a c t s   a s   a e xt e rna l   di s t u r b a n c e .   T h e   i n f o r m a t i o f r o m   F i gu r e s   5   to   8   s h o w s   t ha t   t h e   c o n t r o l   s y s t e m   r e s po n s e   t o   b o t h   t u ni n g   m e t h o ds   c a o ve r c o m e   di s t u r b a n c e s   i t h e   f o r m   o f   c h a nge s   i t o rque   l o a d .   T h e   a na l y s i s   w a s   c a rri e o ut   t o   de t e rm i n e   b e t t e r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752         Com par a t i v e   ana l y s i s   of   Coh e n - C oon   and   Z i e gl e r - Ni c hol s   t uni ng   m e t hods   f or     ( Chr i s t i a V i e r i   H al i m )   893   pe r f o r m a n c e   a ga i n s t   e xt e rn a l   i nt e r f e r e n c e .   T h e   r e s ul t s   s h o w e t h a t   i t h e   p a r a m e t e r s   o f   s e t t l i n g   t i m e ,   ri s e   t i m e ,   a n d   s t e a dy - s t a t e   e rr o r,   t h e   CC   t u n i ng  m e t h o ha d   b e t t e pe r f o r m a n c e .   T h e   Z N   t u ni n g   m e t h o ha s   a   b e t t e r   v a l ue   f o r   t h e   o v e r s h o o t   pa ra m e t e r s .   T h e s e   r e s ul t s   s h o w   t ha t   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   CC  c o nt r o l   i s   b e t t e i ov e r c o m i n g   di s t u r b a n c e s   a t   a   s l i g ht l y   hi g h e r   p ri c e   t ha n   t h e   Z N   t u ni n g   m e t h o d.   R e l i a b i l i t y   i s   a i m po rt a nt   pa ra m e t e r   i i n d uc t i o m o t o r s .   I n d uc t i o m o t o r s   w i t h   ra pi dl y   de c l i n i ng   r e l i a b i l i t y   w i l l   b e   de t ri m e n t a l   t o   t h e   i ndus t r y   i t e rm s   o f   e c o n o m y   a n d   s y s t e m   pe r f o r m a n c e   e f f i c i e n c y .   O n e   w a y   t o   e n s ur e   t h e   r e l i a b i l i t y   of   a e l e c t r i c   m o t o i s   t h e   m a g ne t i c   v i b r a t i o t ha t   o c c ur s   i n   t h e   s y s t e m   [33].   T h e   r e l a t i o n s h i p   o f   t h e   c l o s e d - l oo c o n t r o l   s y s t e m   t o   t h e   v i b r a t i o n   ge n e r a t e i t h e   m o t o r   i s   c l o s e l y   r e l a t e t o   t h e   r e s ul t i n g   o v e r s h o o t .   I nduc t i o m o t o s y s t e m s   t ha t   ha v e   o ve r s h o o t ,   e s pe c i a l l y   a t   hi g s pe e ds   w i l l   p r o duc e   hi g h e r   v i b r a t i o n s .   T h e r e f o r e ,   t h e   a na l y s i s   of   t h e   c o n t r o l   s y s t e m ' s   pe r f o r m a n c e   o n   t h e   r e l i a b i l i t y   of   t h e   s y s t e m   i s   r e v i e w e b a s e o n   t h e   r e s ul t i ng   o ve r s h o o t   v a l ue .   T h e   Z N   t u n i ng  m e t h o ha s   a a v e r a ge   o v e r s h o o t   of  0. 035 b e t t e t h a C u n de r   n o   l o a d.   T h e   l o a d i n g   s c e n a ri o   a l s o   s h o w e t ha t   t h e   Z N   t u n i ng  m e t h o ha d   a a v e r a ge   o v e r s h o o t   of   0. 06%  b e t t e r   t h a CC .   T h e   r e s ul t s   s how e t h a t   t h e   Z N   t u ni n g   m e t h o w a s   12%  m o r e   e ff i c i e n t   i n   t h e   o ve r s h o o t   pa r a m e t e r   w i t h   l o a a n 0 . 532 b e t t e r   i n   t h e   n o - l o a c o n di t i o n .   T h e s e   r e s ul t s   s h o w   t h a t   t h e   Z N   t u ni n m e t h o h a s   a   b e t t e r   i n f l ue n c e   o n   t h e   r e l i a b i l i t y   o f   t h e   i n duc t i o n   m o t o r   w h i c h   i s   j udge by   t h e   m a g n e t i c   v i b r a t i o n s   ge n e ra t e d ue   t o   o v e r s h o o t .   In  t h e   s y s t e m   r e s po n s e   g ra p h ,   i t   i s   f o un t h a t   t h e   c o n t r o l l e a f t e r   r e s po n d i n g   t o   a n   o v e r s h o o t   w i l l   r e s po n d   t o   r e t u rn  t o   t h e   de s i r e s e t   po i nt .   W h e r e ,   i e a c v a r i a t i o n ,   t h e r e   w a s   n o   s e c o n o ve r s h o o t   o r   unde r s h o o t   r e s po n s e .   T hi s   i n di c a t e s   t ha t   t h e   s y s t e m   do e s   n o t   e xpe ri e n c e   e xc e s s i ve   o s c i l l a t i o a f t e r   a n   ov e r s h o o t .   T h e   s pe e a t   w h i c h   t h e   s y s t e m   a c hi e v e s   a   s t e a d y   i n   s t e a dy - s t a t e   e rr o r   t o l e ra n c e   b e l ow   5%  i s   c a l l e s e t t l i n g   t i m e .   T h e   s e t t l i n g   t i m e   r e qui r e d   by   a   s pe e o f   800  r p m   t e n ds   t o   b e   f a s t e b e c a us e   t h e   r o t o o f   t h e   i n duc t i o m o t o w i l l   b e   f a s t e t o   go   t o   a   s t e a dy   s t a t e   a t   l ow e r   s pe e ds .   A s   f o r   t h e   c o m pa r i s o o f   t u ni n g   m e t h o ds ,   i t   w a s   f o un d   t ha t   CC   h a a   b e t t e s e t t l i n g   t i m e   r e s p o n s e .   T a b l e   s h o w s   a   s um m a r y   of   t h e   f i n d i n gs   o f   t hi s   s t udy .   B o t h   t u ni n m e t h o ds   h a v e   t h e i r   a dv a n t a ge s   a n d   u ni que n e s s .   T h e   s e l e c t i o o f   t h e   ri g ht   t u ni n g   m e t h o d   d e pe n ds   o n   t h e   c o n d i t i o n s   a nd   n e e ds   o f   t h e   pl a n t   t h a t   ha s   a   b e t t e r   r e s po n s e .   T h e   s e l e c t i o n   a n i m p l e m e n t a t i o o f   CC  a nd  Z N   t u ni n g   m e t h o ds   w i l l   ha v e   a   go o d   r e s po n s e   de pe n di ng   o t h e i n e e ds .   T h e   CC   m e t h o i s   s u i t a b l e   fo s y s t e m s   t ha t   r e qu i r e   e f f i c i e n c y ,   e l e c t r i c a l   pow e r   s a v i n gs ,   a n d   r o b us t n e s s   a ga i n s t   d i s t u r b a n c e s ,   s uc a s   c h a nge s   i t o r que   l o a ds .   T h e   Z N   m e t h o d   i s   m o r e   s ui t a b l e   f o r   i n duc t i o n   m o t o r   s y s t e m s   t h a t   o pe ra t e   a t   hi g s p e e ds   a n d   a r e   s us c e pt i b l e   t o   v i b r a t i o a n o m a l i e s   a n s e n s i t i v e   t o   o ve r s h o o t   o u n de r s h o o t .       T a b l e   9 .   M a j o r   f i n di ngs   i t h i s   s t udy   Co m p a ra t i v e   p a ra m e t e r s   T u n i n g   m e t h o d   Z i e g l e r - N i c h o l s   Co h e n - C o o n   E n e r g y   E ff i c i e n c y       Ro b u s t n e s s   a g a i n s t   D i s t u r b a n c e       Re l i a b i l i t y           4.   C O N C LU S I O N   T h i s   s t udy   c o m pa r e s   CC   a nd   Z N   t u ni n g   m e t h o ds   o t h e   e f f i c i e n c y ,   r o b us t n e s s ,   a n d   r e l i a b i l i t y   pa r a m e t e r s   o f   t h e   i n duc t i o m o t o pl a n t .   T h e   a na l y s i s   w a s   c a rr i e d   o ut   o f o ur   c l o s e d - l o o r e s po n s e   pa r a m e t e r s ,   na m e l y   r i s e   t i m e ,   s e t t l i n t i m e ,   o v e r s h o o t ,   a n s t e a d y - s t a t e   e rr o r   w i t a   v a r i e t y   of   t o r que   l o a ds ,   na m e l y   n o - l o a d,   170  w a t t s ,   a n d   200   W a t t s .   Co m pa ra t i v e   a na l y s i s   of   CC  a n Z N   w a s   c a rr i e o ut   by   l oo ki n a t   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   c o n t r o l   s y s t e m   o t h e   e f f i c i e n c y ,   r o b us t n e s s ,   a n d   r e l i a b i l i t y   of   t h e   i n duc t i o m o t o pl a nt .   T h e   r e s ul t s   s h o w e t h a t   t h e   CC  t u ni n g   m e t h o w a s   b e t t e o t h e   pa ra m e t e r s   o f   e n e r gy   e ff i c i e n c y   a n r o b us t n e s s   a ga i n s t   i nt e r f e r e n c e .   W hi l e   t h e   Z N   m e t h o ha s   s m a l l e o v e r s h o o t   c h a ra c t e ri s t i c s ,   i t   i s   a   b e t t e r   c h o i c e   t o   c o n s i de t h e   r e l i a b i l i t y   c o n d i t i o n s   o f   t h e   i n duc t i o m o t o r .   T h e   s e l e c t i o n   a n d   i m p l e m e nt a t i o o f   CC  a n Z N   t u ni n g   m e t h o ds   w i l l   ha v e   a   go o r e s po n s e   de pe n di ng  o t h e i r   n e e ds .   T hi s   s t udy   pr o v i de s   c o n s i de r a t i o n   t o   a c a de m i c s   a n p ra c t i t i o n e r s   i n   c h o o s i n t u ni n m e t h o ds   fo r   di s c r e t e   P c o n t r o l l e r s ,   e s pe c i a l l y   i n   s pe e s e n s o rl e s s   c o n t r o l   s c h e m e s   w i t h   d i s c r e t e   D O .       A C K N O WL ED G E M EN TS   T h e   a ut h o r s   w o ul l i ke   t o   t ha nk  t h e   L a b o r a t o r y   o f   E m b e dde a nd   Cy b e r - P h y s i c a l   S y s t e m s   f o r   pr o v i di n g   r e s e a r c f a c i l i t i e s .   A l s o ,   t ha n k   y o t o   t h e   D e pa rt m e nt   o f   P h y s i c s   E ngi n e e ri n g ,   I n s t i t ut   T e k n o l o gi   S e pul uh  N o pe m b e r   w h o   s uppo rt   t h i s   r e s e a r c h .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   39 ,   N o .   2 ,   A ugus t   20 25 885 - 89 5   894   R EF ER EN C ES   [1 ]   R.   M a ri n o ,   P .   T o m e i ,   a n d   C .   M .   V e rr e l l i ,   A n   a d a p t i v e   t ra c k i n g   c o n t ro l   fro m   c u rr e n t   m e a s u r e m e n t s   f o i n d u c t i o n   m o t o r s   w i t h   u n c e rt a i n   l o a d   t o r q u e   a n d   r o t o re s i s t a n c e ,   A u t o m a t i c a ,   v o l .   4 4 ,   n o .   1 0 ,   p p .   2593 2 5 9 9 ,   2 0 0 8 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a u t o m a t i c a . 2 0 0 8 . 0 2 . 0 2 3 .   [2 ]   B.   D o   P a rk ,   S .   J .   K i m ,   J .   H .   M o o n ,   D .   W .   K a n g ,   S .   C.   G o ,   a n d   K .   H .   S u ,   S t u d y   o n   c o m p e n s a t i o n   m e t h o d   o f   e n c o d e p u l s e   e rro r s   fo 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 c o n t ro l ,   M a t h e m a t i c s ,   v o l .   1 2 ,   n o .   1 9 ,   p .   3 0 1 9 ,   S e p .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / m a t h 1 2 1 9 3 0 1 9 .   [3 ]   J .   Y o u ,   W .   W u ,   a n d   Y .   W a n g ,   A n   a d a p t i v e   l u e n b e r g e o b s e rv e fo s p e e d - s e n s o rl e s s   e s t i m a t i o n   o f   i n d u c t i o n   m a c h i n e s ,   i n   P r o c e e d i n g s   o f   t h e   A m e r i c a n   Co n t r o l   Co n f e r e n c e ,   J u n .   2 0 1 8 ,   v o l .   2 0 1 8 - J u n e ,   p p .   3 0 7 3 1 2 ,   d o i :   1 0 . 2 3 9 1 9 / A CC. 2 0 1 8 . 8 4 3 1 0 0 6 .   [4 ]   J .   E l - Ba k k o u ri ,   A .   M a n s o u ri ,   H .   O u a d i ,   A .   E l   A o u m a ri ,   F .   G i ri ,   a n d   M .   K h a f a l l a h ,   P o s i t i o n   a n d   s p e e d   e s t i m a t i o n   fo a   s u r f a c e - m o u n t   P M S M   u s i n g   RB F N N   o b s e r v e r   w i t h   s t a b i l i t y   g u a ra n t e e ,   I F A C - P a p e r s O n L i n e ,   v o l .   5 8 ,   n o .   1 3 ,   p p .   5 3 3 5 3 8 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . i f a c o l . 2 0 2 4 . 0 7 . 5 3 7 .   [5 ]   K .   I n d ri a w a t i ,   F .   P .   W i j a y a ,   a n d   C.   M u fi t ,   I m p l e m e n t a t i o n   o d i s t u rb a n c e   o b s e r v e fo r   s e n s o rl e s s   s p e e d   e s t i m a t i o n   i n   i n d u c t i on  m o t o r,   In 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 ,   v o l .   1 3 ,   n o .   2 ,   p p .   7 2 4 7 3 2 ,   J u n .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p e d s . v 1 3 . i 2 . p p 7 2 4 - 732.   [6 ]   W .   H a m d i ,   M .   Y .   H a m m o u d i ,   a n d   A .   B e t k a ,   S e n s o r l e s s   s p e e d   c o n t r o l   o f   i n d u c t i o n   m o t o u s i n g   m o d e l   re fe r e n c e   a d a p t i v e   s y s t e m   a n d   d e a d b e a t   r e g u l a t o r,   E n g i n e e r i n g   P r o c e e d i n g s ,   v o l .   5 6 ,   n o .   1 ,   p p .   4 1 5 4 1 9 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / A S E C2 0 2 3 - 15240.   [7 ]   Z .   C e ro v s k y ,   P .   M i n d l ,   a n d   P .   M n u k ,   I n d u c t i o n   m o t o r   o p t i m i s e d   s u p p l y   v o l t a g e   a n d   f r e q u e n c y   c o n t r o l ,   In t e r n a t i o n a l   Co n f e r e n c e   o n   E l e c t 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 ,   v o l .   2 019 - S e p t e m b e r,   n o .   7 ,   p p .   2 8 6 2 9 1 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / E D P E . 2 0 1 9 . 8 8 8 3 9 1 0 .   [8 ]   M .   A k t a s ,   K .   A w a i l i ,   M .   E h s a n i ,   a n d   A .   A ri s o y ,   D i r e c t   t o r q u e   c o n t ro l   v e r s u s   i n d i r e c t   f i e l d - o ri e n t e d   c o n t ro l   o f   i n d u c t i o n   m o t o r s   fo e l e c t ri c   v e h i c l e   a p p l i c a t i o n s ,   E n g i n e e r i n g   S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   a n   In t e r n a t i o n a l   J o u r n a l ,   v o l .   2 3 ,   n o .   5 ,   p p .   1 1 3 4 1 1 4 3 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . j e s t c h . 2 0 2 0 . 0 4 . 0 0 2 .   [9 ]   K .   I n d ri a w a t i   a n d   N .   S e b e ,   F a u l t   t o l e ra n t   m e t h o d   o n   p o s i t i o n   c a s c a d e   c o n t r o l   o f   D c   s e r v o   s y s t e m ,   M e c h a t r o n i c   S y s t e m s   a n d   Co n t r o l v o l .   4 8 ,   n o .   2 ,   p p .   1 4 4 1 5 1 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 2 3 1 6 / J . 2 0 2 0 . 2 0 1 - 0 0 9 4 .   [1 0 ]   V .   G o p a l   T ,   Co m p a ri s o n   b e t w e e n   d i r e c t   a n d   i n d i re c t   fi e l d   o ri e n t e d   c o n t ro l   o f   i n d u c t i o n   m o t o r,   In t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E n g i n e e r i n g   T r e n d s   a n d   T e c h n o l o g y ,   v o l .   4 3 ,   n o .   6 ,   p p .   3 6 4 369,   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 4 4 4 5 / 2 2 3 1 5 3 8 1 / i j e t t - v 4 3 p 2 6 0 .   [1 1 ]   D .   C h o w d h u r y ,   D e s i g n   a n d   p e r fo r m a n c e   a n a l y s i s   o d i g i t a l   c o n t r o l l e r s   i n   d i s c r e t e   a n d   c o n t i n u o u s   t i m e   d o m a i n s   fo a   r o b o t   c o n t r o l   s y s t e m   d e s i g n ,   G l o b a l   J o u r n a l   o f   R e s e a r c h e r s   i n   E n g i n e e r i n g ,   v o l .   1 8 ,   n o .   3 ,   p p .   2 9 4 1 ,   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 3 1 4 0 / RG . 2 . 2 . 2 4 8 2 7 . 5 7 1 2 8 .   [1 2 ]   A .   K .   S h a h   a n d   H .   R .   P a t e l ,   Im p l e m e n t a t i o n   a n d   a n a l y s i s   o f   d i ffe r e n t   d i s c r e t e   P c o n t ro l l e a l g o ri t h m s   o n   s i n g l e   b o a rd   h e a t e s y s t e m ,   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 ,   v o l .   1 5 ,   n o .   1 ,   p p .   2 6 2 266 ,   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 3 7 5 9 1 / j o c i . v 9 i 2 . 7 8 6 .   [1 3 ]   P .   F .   K h a n ,   S .   S e n g o t t u v e l ,   R.   P a t e l ,   K .   G i r e e s a n ,   R .   Ba s k a ra n ,   a n d   A .   M a n i ,   D e s i g n   a n d   I m p l e m e n t a t i o n   o a   D i s c re t e - T i m e   P ro p o rt i o n a l   In t e g ra l   ( P I)  C o n t ro l l e f o t h e   T e m p e ra t u r e   C o n t ro l   o f   a   H e a t i n g   P a d ,   S L A S   T e c h n o l o g y ,   v o l .   2 3 ,   n o .   6 ,   p p .   6 1 4 6 2 3 ,   D e c .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 7 7 / 2 4 7 2 6 3 0 3 1 8 7 7 3 6 9 7 .   [1 4 ]   B.   J a g a n a t h a n ,   R.   S h a ra n y a ,   S .   K .   D e v i ,   a n d   S .   K .   S a h ,   Z i e g l e r - N i c h o l ’s   m e t h o d   o f   o n l i n e   t u n i n g   o f   P M S M   fo i m p r o v e d   t ra n s i e n t   re s p o n s e ,   IC P CE S   2 0 1 0   -   In t e r n a t i o n a l   Co n f e r e n c e   o n   P o w e r ,   Co n t r o l   a n d   E m b e d d e d   S y s t e m s ,   p p .   1 5 ,   2 0 1 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / ICP CE S . 2 0 1 0 . 5 6 9 8 7 0 7 .   [1 5 ]   J .   J .   G u d e   a n d   E .   K a h o ra h o ,   M o d i f i e d   Z i e g l e r - N i c h o l s   m e t h o d   fo r   f ra c t i o n a l   P I   c o n t r o l l e r s ,   P r o c e e d i n g s   o f   t h e   1 5 t h   IE E E   In t e r n a t i o n a l   Co n f e r e n c e   o n   E m e r g i n g   T e c h n o l o g i e s   a n d   F a c t o r y   A u t o m a t i o n ,   E T F A   2 0 1 0 ,   n o .   O c t o b e r,   2 0 1 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / E T F A . 2 0 1 0 . 5 6 4 1 0 7 4 .   [1 6 ]   V .   S a i l a j a   a n d   K .   N .   Ra j u ,   I n t e rn a t i o n a l   j o u rn a l   o f   a d v a n c e d   r e s e a r c h   i n   e l e c t ri c a l ,   e l e c t ro n i c s   a n d   i n s t ru m e n t a t i o n   e n g i n e e ri n g   P ID   c o n t r o l l e r   t u n i n g   u s i n g   Z i e g l e r - N i c h o l s   m e t h o d   fo r   t e m p e ra t u re   c o n t r o l   o t h e r m a l   c y c l e r ,   p p .   1 2 8 9 1 2 9 6 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 5 6 6 2 / IJ A RE E I E . 2 0 1 9 . 0 8 0 4 0 2 4 .   [1 7 ]   T .   K i n o s h i t a   a n d   T .   Y a m a m o t o ,   D e s i g n   o a   s m a rt   a d a p t i v e   c o n t r o l   s y s t e m ,   I F A C - P a p e r s O n L i n e ,   v o l .   2 8 ,   n o .   8 ,   p p .   1309 1 3 1 4 ,   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . i f a c o l . 2 0 1 5 . 0 9 . 1 4 9 .   [1 8 ]   A .   R.   U t a m i ,   R.   J .   Y u n i a r,   A .   G i y a n t a ra ,   a n d   A .   D .   S a p u t ra ,   C o h e n - C o o n   P ID   t u n i n g   m e t h o d   fo s e l f - b a l a n c i n g   r o b o t ,   i n   IS E S D   2022  -   2 0 2 2   In t e r n a t i o n a l   S y m p o s i u m   o n   E l e c t r o n i c s   a n d   S m a r t   D e v i c e s ,   P r o c e e d i n g ,   N o v .   2 0 2 2 ,   p p .   1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / IS E S D 5 6 1 0 3 . 2 0 2 2 . 9 9 8 0 8 3 0 .   [1 9 ]   A .   A .   A z m a n ,   M .   H .   F .   Ra h i m a n ,   N .   N .   M o h a m m a d ,   M .   H .   M a r z a k i ,   M .   N .   T a i b ,   a n d   M .   F .   A l i ,   M o d e l i n g   a n d   c o m p a ra t i v e   s t u d y   o f   P ID   Z i e g l e r   N i c h o l s   (Z N )   a n d   C o h e n - C o o n   (CC t u n i n g   m e t h o d   f o M u l t i - t u b e   a l u m i n u m   s u l p h a t e   w a t e r   f i l t e r   (M T A S ) ,   i n   P r o c e e d i n g s   -   2 0 1 7   IE E E   2 n d   In t e r n a t i o n a l   Co n f e r e n c e   o n   A u t o m a t i c   Co n t r o l   a n d   In t e l l i g e n t   S y s t e m s ,   I2 CA CIS   2 0 1 7 ,   O c t .   2 0 1 7 ,   v o l .   2 0 1 7 - D e c e m b e r ,   p p .   2 5 3 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I2 CA CI S . 2 0 1 7 . 8 2 3 9 0 2 7 .   [2 0 ]   J .   G ü n t h e r,   E .   R e i c h e n s d ö r fe r ,   P .   M .   P i l a r s k i ,   a n d   K .   D i e p o l d ,   I n t e r p r e t a b l e   P I D   p a ra m e t e t u n i n g   fo c o n t ro l   e n g i n e e r i n g   u s i n g   g e n e ra l   d y n a m i c   n e u ra l   n e t w o rk s :   A n   e x t e n s i v e   c o m p a ri s o n ,   P L o S   O N E ,   v o l .   1 5 ,   n o .   1 2   D e c e m b e r ,   p .   e 0 2 4 3 3 2 0 ,   D e c .   2 0 2 0 ,   d o i :   10. 1 3 7 1 / j o u rn a l . p o n e . 0 2 4 3 3 2 0 .   [2 1 ]   O .   A .   S o m e f u n ,   K .   A k i n g b a d e ,   a n d   F .   D a h u n s i ,   T h e   d i l e m m a   o f   P ID   t u n i n g ,   A n n u a l   R e v i e w s   i n   Co n t r o l ,   v o l .   5 2 ,   p p .   6 5 7 4 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a rc o n t r o l . 2 0 2 1 . 0 5 . 0 0 2 .   [2 2 ]   P .   D i n o l o v a ,   V .   Ru s e v a ,   a n d   O .   D i n o l o v ,   E n e r g y   E ff i c i e n c y   o f   I n d u c t i o n   M o t o D r i v e s :   S t a t e   o f   t h e   A rt ,   A n a l y s i s   a n d   Re c o m m e n d a t i o n s ,   E n e r g i e s ,   v o l .   1 6 ,   n o .   2 0 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n 1 6 2 0 7 1 3 6 .   [2 3 ]   M .   G ă i c e a n u ,   A d v a n c e d   c o n t ro l   o f   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,   i n   E l e c t r i c   M a c h i n e s   f o r   S m a r t   G r i d s   A p p l i c a t i o n s   -   D e s i g n ,   S i m u l a t i o n   a n d   Co n t r o l ,   In t e c h O p e n ,   2 0 1 8 .   [2 4 ]   P .   G r e l e w i c z ,   T .   T .   K h u a t ,   J .   C z e c z o t ,   P .   N o w a k ,   T .   K l o p o t ,   a n d   B.   G a b r y s ,   A p p l i c a t i o n   o f   m a c h i n e   l e a r n i n g   t o   p e r fo r m a n c e   a s s e s s m e n t   f o r   a   c l a s s   o P ID - b a s e d   c o n t r o l   s y s t e m s ,   IE E E   T r a n s a c t i o n s   o n   S y s t e m s ,   M a n ,   a n d   Cy b e r n e t i c s S y s t e m s ,   v o l .   5 3 ,   n o .   7 ,   p p .   4 2 2 6 4 2 3 8 ,   J u l .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / T S M C. 2 0 2 3 . 3 2 4 4 7 1 4 .   [2 5 ]   A .   A l w a d i e ,   A   c o n c i s e   re v i e w   o f   c o n t r o l   t e c h n i q u e s   fo re l i a b l e   a n d   e ff i c i e n t   c o n t r o l   o i n d u c t i o n   m o t o r ,   In 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 ,   v o l .   9 ,   n o .   3 ,   p p .   1 1 2 4 1 1 3 9 ,   S e p .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p e d s . v 9 . i 3 . p p 1 1 2 4 - 1139.   [2 6 ]   K .   I n d ri a w a t i ,   T .   A g u s t i n a h ,   a n d   A .   J a z i d i e ,   R e a l   t i m e   i m p l e m e n t a t i o n   o f   r o b u s t   o b s e r v e b a s e d   s e n s o a n d   a c t u a t o f a u l t   t o l e ra n t   t ra c k i n g   c o n t r o l   fo a   D m o t o r   s y s t e m ,   In t e r n a t i o n a l   R e v i e w   o f   A u t o m a t i c   Co n t r o l ,   v o l .   1 1 ,   n o .   5 ,   p p .   2 5 5 2 6 3 ,   S e p .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 5 8 6 6 / i re a c o . v 1 1 i 5 . 1 2 0 4 0 .   [2 7 ]   K .   I n d ri a w a t i ,   B .   L .   W i d j i a n t o r o ,   a n d   N .   R.   i .   Ra c h m a n ,   D i s t u rb a n c e   o b s e rv e r - b a s e d   s p e e d   e s t i m a t o r   fo c o n t r o l l i n g   s p e e d   s e n s o rl e s s   i n d u c t i o n   m o t o r,   i n   2 0 2 0   3 r d   In t e r n a t i o n a l   S e m i n a r   o n   R e s e a r c h   o f   In f o r m a t i o n   T e c h n o l o g y   a n d   In t e l l i g e n t   S y s t e m s ,   IS R IT 2 0 2 0 ,   D e c .   2 0 2 0 ,   p p .   3 0 1 3 0 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / IS RIT I5 1 4 3 6 . 2 0 2 0 . 9 3 1 5 3 8 7 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.