An analytical method for robust design of the multi-loop proportional-integral (PI) controller is proposed for various types of multi-delay processes. On the basis of the direct synthesis and generalized IMC-PID approach, the analytical tuning rules of the multi-loop PI controller are firstly derived for achieving the desired closed-loop response, and the structured singular value synthesis is then utilized for the tradeoffs between the robust stability and performance by adjusting only one design parameter (i.e., the closed-loop time constant). To verify the superiority of the proposed method, the simulation studies have been conducted on a wide variety of multivariable processes. The multi-loop PI controller designed by the proposed method shows a fast, well-balanced and robust response with the minimum integral absolute error (IAE) in compared with other renowned methods.
This paper presents a PWM dc-ac converter regulation using a Single Input Fuzzy PI Controller (SIFPIC). The SIFPIC is derived from the signed distanced method, which is a simplification of a conventional fuzzy controller. The simplification results in a one-dimensional rule table, that allows its control surface to be approximated by a piecewise linear relationship. The controller multi-loop structure is comprised of an outer voltage and an inner current feedback loop. To verify the performance of the SIFPIC, a low power PWM dc-ac converter prototype is constructed and the proposed control algorithm is implemented. The experimental results show that the SIFPIC performance is comparable to a conventional Fuzzy PI controller, but with a much reduced computation time.
Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
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제3권2호
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pp.184-189
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2014
In this paper, a new design method of vibration suppression controller for multi-inertia (especially, 3-ineritia) resonance systems is proposed. The controller consists of a digital fuzzy controller for speed loop and a digital PI controller for current minor loop. The three scaling factor of the fuzzy controller and two PI controller gains are determined by Differential Evolution (DE). The DE is one of optimization techniques and a kind of evolutionary computation technique. In this paper, we have applied the DE/rand/1/bin strategy to design the optimal controller parameters. Comparing with the conventional design algorithm, the proposed method is able to shorten the time of the controller design to a large extent and to obtain accurate results. Finally, we confirmed the effectiveness of the proposal method by the computer simulations.
Durgasukumar, G.;Rama Subba Redddy, T.;Pakkiraiah, B.
Journal of Electrical Engineering and Technology
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제12권5호
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pp.1821-1834
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2017
Medium voltage control applications due to obtain better output voltage and reduced electro-magnetic interference multi level inverter is used. In closed loop control with inverter, the PI controller does not operate satisfactorily when the operating point changes. This paper presents the performance of Co-Efficient diagram PI controller based indirect vector controlled induction motor drive fed from three-level inverter under different operating conditions (dynamic and steady state). The proposed Co-Efficient diagram PI controller based three level inverter significantly reduces the torque ripple compared to that of conventional PI controller. The performance of the indirect vector controlled induction motor drive has been simulated at different operating conditions. For three-level inverter control, a simplified space vector modulation technique is implemented, which reduces the coordinate transformations complications in the algorithms. The performance parameters, torque ripple contents and THD of induction motor drive with three-level inverter is compared under different operating conditions using CDM-PI and conventional PI controllers.
The compound active clamp zero voltage soft switching (CACZVS) three-phase power factor correction (PFC) converter has many advantages, such as high efficiency, high power factor, bi-directional energy flow, and soft switching of all the switches. Triple closed-loop PI controllers are used for the three-phase power factor correction converter. The control objectives of the converter include a fast transient response, high accuracy, and unity power factor. There are six parameters of the controllers that need to be tuned in order to obtain multi-objective optimization. However, six of the parameters are mutually dependent for the objectives. This is beyond the scope of the traditional experience based PI parameters tuning method. In this paper, an improved chaotic particle swarm optimization (CPSO) method has been proposed to optimize the controller parameters. In the proposed method, multi-dimensional chaotic sequences generated by spatiotemporal chaos map are used as initial particles to get a better initial distribution and to avoid local minimums. Pareto optimal solutions are also used to avoid the weight selection difficulty of the multi-objectives. Simulation and experiment results show the effectiveness and superiority of the proposed method.
This paper proposes the explicit tuning rule of multi-loop PID controller for brushless direct current motors to predict the system behaviors in time and frequency domains, using properties of the convex combination method. The convex set of the proposed controllers formulates the envelope to satisfy the performances in time and frequency domains. The final control parameters are determined by solving the convex optimization problem subject to the constraints which are represented as convex set of time domain performances. The effectiveness of the proposed control method is shown in the numerical simulation, in which controller tuning algorithm and dynamics of brushless DC motor are well taken into account.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제15권1호
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pp.74-81
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2014
This article documents the design of a novel two-loop acceleration autopilot based on $\mathcal{L}_1$ adaptive output feedback control for tail-controlled missiles. The inner loop is an adaptive angle-of-attack tracking loop and the outer loop is the traditional PI controller for error compensation. A systematic low-pass filter design procedure is provided for minimum phase system and is applied to the inner loop design while the parameters of the outer loop are obtained from the multi-objective optimization problem. The effectiveness of the proposed autopilot is verified through numerical simulations under various conditions.
본 논문은 멀티형 공조/냉동시스템의 증발기의 과열도(증발기 2상영역과 출구영역의 냉매기 온도차)제어를 위한 모델링과 PI제어에 관한 연구이다. 먼저, 제어기 설계를 목적으로 하여 압축기, 응축기, 증발기 그리고 전자식 팽창밸브의 동특성이 수학적으로 모델링된다. 증발기에서의 일정한 크기의 과열도 발생을 제어목적으로 한정한 후 전자식 팽창밸브의 전류입력으로부터 증발기의 2상영역과 과열영역에서의 관벽의 온도로의 전달함수들이 유도된다. 비례적분 제어기의 폐루프시스템의 안정성과 제어성능은 Nyquist 안정성 판별법에 의해 분석된다. 시뮬레이션 결과가 제시된다.
This paper investigates the control problem of evaporator superheat, i.e., the difference between the temperature of the refrigerant at the entrance region of an evaporator and that at the exit region, for multi-type air-conditioning/refrigeration systems. Mathematical equations describing the characteristics of compressor, condenser, evaporator, and electronic expansion valve are first derived. Then, the transfer functions from the current input of the electronic expansion valve to wall temperatures of evaporator tube at two-phase region and superheated region, respectively, are derived. The stability and performance of the closed loop system with a PI controller are analyzed by Nyquist stability criterion. Simulation results are provided.
Novel nonlinear backstepping control with integrated adaptive control function is developed for high-performance positioning control systems. The proposed schemes are synthesized by a systematic approach and implemented based on a modern low-cost DSP controller, TMS320C32. A baseline backstepping control scheme is derived first, and is then extended to include a nonlinear adaptive control against the system parameter changes and load variations. The backstepping control utilizes Lyapunov function to guarantee the convergence of the position tracking error. The final control algorithm is a convenient in the implementation of a practical 32-bit DSP controller. The new control system can achieve superior performance over the conventional nested PI controllers, with improved position tracking, control bandwidth, and robustness against external disturbances, which is demonstrated by experimental results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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