This paper proposes the used of genetic algorithm for optimizing PI controller and describes the dynamic modeling simulation for the permanent magnet synchronous motor driven by simplified vector control with the aid of MATLAB-Simulink environment. Furthermore, three kinds of error criterion minimization, integral absolute error, integral square error, and integral time absolute error, are used as objective function in the genetic algorithm. The modeling procedures and simulation results are described and presented in this paper. Computer simulation results indicate that the genetic algorithm was able to optimize the PI controller and gives good control performance of the system. Moreover, simplified vector control on permanent magnet synchronous motor does not need to regulate the direct axis component current. This makes simplified vector control of the permanent magnet synchronous motor very useful for some special applications that need simple control structure and low cost performance.
This paper describes a simple proportional and integral control algorithm for a swirl motor controller and its application. The control algorithm may be complicated in order to have desired performance, such as low steady state errors, fast response time, and relatively low overshoot. At the same time, it should be compact so that it can be easily implemented on a low cost microcontroller, which has no floating-point calculation capability and low computing speed. These conflicting requirements are fulfilled by the proposed control algorithm which consists of a gain scheduling proportional controller and an anti-windup integral controller. The mechanical friction, which is caused by gears and a return spring, varies very nonlinearly according to the angular position of the system. This nonlinear static friction is overcome by the proportional controller, which has a two-dimensional look up gain table. It has error axis and angular position axis. The integral controller is designed not only to minimize the steady state error but also to avoid the windup effect, which may be caused by the saturation of a motor driver. The proposed control algorithm is verified by use of a commercial product to prove the feasibility of the algorithm.
본 논문에서는 PID 적분슬라이딩모드를 이용한 IPMSM의 백스태핑제어를 제안한다. IPMSM에 슬라이딩모드를 이용함에 있어서 부하외란의 비정합성에 대한 걸림돌을 제거하기 위해 백스테핑기법을 적용한다. 슬라이딩모드제어기를 백스테핑에 적용시키는데 있어서의 어려움인 오차모델의 유도를 피하기 위하여 PID제어기와 적분슬라이딩모드를 결합한다. 결과적인 제어기의 형태는 기존의 PID제어 구조에 슬라이딩모드입력을 추가하는 형태로 구성되며 실제적인 적용에 있어서도 매우 유리한 구조이다.
In this paper, an alternative variable structure controller is designed for the point-to-point regulation control of uncertain general linear plants so that the output of plants can be controlled from an arbitrarily given initial point to an arbitrarily given reference point in the state space. By using the error between the steady state value of the output and an arbitrarily given reference point and those integral, a transformed integral sliding surface is defined, in advance, as the surface from an initial state to an arbitrarily given reference point without the reaching phase problems. A corresponding control input is suggested to satisfy the existence condition of the sliding mode on the preselected transformed integral sliding surface against matched uncertainties and disturbances. Therefore, the output controlled by the proposed controller is completely robust and identical to that of the preselected transformed integral sliding surface. Through an example, the effectiveness of the suggested controller is verified.
In this study, a fractional order proportional integral derivative (FOPID) controller is designed to create the reference power trajectory and to conquer the uncertainties and external disturbances. A fractional nonlinear model was utilized to describe the nuclear reactor dynamic behaviour considering thermal-hydraulic effects. The controller parameters were tuned using optimization method in Matlab/Simulink. The FOPID controller was simulated using Matlab/Simulink and the controller performance was evaluated for Hard variation of the reference power and compared with that of integer order a proportional integral derivative (IOPID) controller by two models of fractional neutron point kinetic (FNPK) and classical neutron point kinetic (CNPK). Also, the FOPID controller robustness was appraised against the external disturbance and uncertainties. Simulation results showed that the FOPID controller has the faster response of the control attempt signal and the smaller tracking error with respect to the IOPID in tracking the reference power trajectory. In addition, the results demonstrated the ability of FOPID controller in disturbance rejection and exhibited the good robustness of controller against uncertainty.
In this paper, a new robust variable structure controller based on a nonlinear integral type sliding surface is presented for the control of uncertain systems with mismatched uncertainties and disturbance. A nonlinear integral type sliding surface is suggested for removing the reaching phase. After its ideal sliding dynamics is obtained, the two design methods are presented. A corresponding control input is proposed to satisfy the closed loop stability in the sense of Lyapunov and the existence condition of the sliding mode on the nonlinear integral type sliding surface, which will be investigated in Theorem 1. Through a design example and simulation study, the usefulness of the proposed controller is verified.
Mutiresolution proportional-integral-derivative(MRPID) 제어기는 웨이브렛 기반의 다해상도 응답을 이용해서 에러 신호에 포함되어 있는 잡음과 외란을 제거하는 필터 역할을 해준다. 다해상도 응답의 특징상 샘플링 주파수가 높을 경우 상대적으로 고주파성분이 남아있음으로 인해 응답속도가 떨어지는 대신에 오버슈트가 제거되고, 낮을 경우 신호 성분이 제거되므로 인해 응답속도가 향상되지만 오버슈트가 증가 되는 결과를 보였다. 본 논문에서는 proportional-integral-derivative(PID) 제어기와 MRPID 제어기의 응답을 이용한 샘플링 주파수를 설정하는 기법과, MRPID 제어기의 특성을 고려한 파라미터 설정기법을 제안한다. 모의실험을 통해서 제안된 기법의 타당성을 검증하였다.
This paper presents a sensorless speed control of an interior permanent magnet synchronous motor using an adaptive integral binary observer and fuzzy logic controller. In view of composition with a main loop regulator and an auxiliary loop regulator, the binary observer has a property of the chattering alleviation in the constant boundary layer. However, the steady state estimation accuracy and robustness are dependent upon the width of the constant boundary. In order to improve the steady state performance of the binary observer, the binary observer is formed by adding extra integral dynamics to the switching hyperplane equation. Also, because the conventional fixed gain PI controller are very sensitive to step change of command speed, parameter variations and load disturbance, the fuzzy logic controller is used to compensate a fixed gain PI controller. Therefore, a gain PI is fixed and the IPMSM is drived at another speed region. The effectiveness of the proposed the adaptive integral observer and the fuzzy logic controller are confirmed by experimental results.
This paper proposes a novel $H{\infty}$ T-S Fuzzy controller with a weighted integral action for Interior Permanent Magnet Synchronous Motor(IPMSM) which have nonlinear dynamics. The $H{\infty}$ T-S Fuzzy controller is used for the robustness of nonlinear systems and the weighted integral action is used for the tracking problem and the improvement of control performance. A T-S Fuzzy controller is designed by combining the local controllers with the overall stability, and LMI(Linear Matrix Inequality)is used to determine the gains of linear controllers. The tracking problem of IPMSM is changed into regulator problem by introducing the integral action and the weighting factor gives flexibility to a $H{\infty}$ fuzzy controller.
The variable structure controller is designed such that in sliding mode, the system moves along the switching plane in the vicinity of the switching plane, thus it is robust because it is not affected by the parameter fluctuations of the plant. However, a controller based on a variable structure may not meet the desired performance when it is commanded to track any input or is exposed to disturbances. This study proposes a sliding mode controller that follows the IVSC (Integral Variable Structure Control) approach with ELO (Extended Luenberger observer) to solve this problem. The proposed sliding mode control is applied to the velocity control of the hydraulic motor. The sliding plane was determined by the pole placement, and the control input was designed to ensure the existence of the sliding mode. The feasibility of modeling and controller are reviewed by comparing with conventional proportional-integral control through computer simulation using MATLAB software and experimenting on the cases of significant plant parameter fluctuations and disturbances.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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