Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.39
no.10
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pp.1031-1036
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2015
Proportional-integral-derivative (PID) controllers are widely used in industrial sites. Most tuning methods for PID controllers use an empirical and experimental approach; thus, the experience and intuition of a designer greatly affect the tuning of the controller. The representative methods include the closed-loop tuning method of Ziegler-Nichols (Z-N), the C-C tuning method, and the Internal Model Control tuning method. There has been considerable research on the tuning of PID controllers for single-input single-output systems but very little for multi-input multi-output systems. It is more difficult to design PID controllers for multi-input multi-output systems than for single-input single-output systems because there are interactive control loops that affect each other. This paper presents a tuning method for the PID controller for a two-input two-output system. The proposed method uses a real-coded genetic algorithm (RCGA) as an optimization tool, which optimizes the PID controller parameters for minimizing the given objective function. Three types of objective functions are selected for the RCGA, and each PID controller parameter is determined accordingly. The performance of the proposed method is compared with that of the Z-N method, and the validity of the proposed method is examined.
Electric vehicles (EVs) require fast torque response and high drive efficiency. This paper describes a control scheme of fuzzy direct torque control of permanent magnet synchronous motor for EVs. This control strategy is extensively used in EV application. With direct torque control (DTC), the electromagnetic torque and stator flux can be estimated using the measured stator voltages and currents. The estimation depends on motor parameters, except for the stator resistance. The variation of stator resistance due to changes in temperature or frequency downgrades the performance of DTC, which is controlled by introducing errors in the estimated flux linkage vector and the electromagnetic torque. Thus, compensation for the effect of stator resistance variation becomes necessary. This work proposes the estimation of the stator resistance and its compensation using a proportional-integral estimation method. An electronic differential has been also used, which has the advantage of replacing loose, heavy, and inefficient mechanical transmission and mechanical differential with a more efficient, light, and small electric motors that are directly coupled to the wheels through a single gear or an in-wheel motor.
Linear proportional-integral (PI) controllers are an attractive choice for controlling the speed of induction machines because of their simplicity and ease of implementation. Fractional-order PI (FO-PI) controllers, however, perform better than PI controllers because of their nonlinear nature and the underlying iso-damping property of fractional-order operators. In this work, an FO-PI controller based on the proposed first-order plus dead-time induction motor model and integer-order (IO) controllers, such as Ziegler-Nichols PI, Cohen-Coon PI, and a PI controller tuned via trial-and-error method, is designed. Simulation and experimental investigation on an indirect field-oriented induction motor drive system proves that the proposed FO-PI controller has better speed tracking, lesser settling time, better disturbance rejection, and lower speed tracking error compared with linear IO-PI controllers. Our experimental study also validates that the FO-PI controller maximizes the torque per ampere output of the induction machine and can effectively control the motor at low speed, in field-weakening regions, and under detuned conditions.
In this paper, a sliding mode and proportional plus integral (SM-PI) control combined with self-sustained phase shift modulation (SSPSM) for LLC resonant converters is presented. The proposed control scheme improves the transient response while preserving good steady-state performance. An averaged large signal model of an LLC converter with the ZVS modulation technique is developed for the SM control design. The sliding surface is obtained based on the input-output linearization concept. A system identification method is adopted to obtain the transform function of the LLC resonant converter, which is used to design the PI control. In order to reduce the inherent chattering problem in the steady state, the combined SM-PI control strategy is derived with fuzzy control, where the SM control is responsive during the transient state while the PI control prevails in the steady state. The combination of SSPSM and the SM-PI control provides ZVS operation, robustness and a fast transient response against step load variations. Simulation and experimental results validate the theoretical analysis and the attractive features of the proposed scheme.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.21
no.8
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pp.718-722
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2015
This paper proposes a fractional-order PID (Proportional-Integral-Derivative) control used electromagnetic strip stabilization controller in a continuous galvanizing line. Compared to a conventional PID controller, a fractional-order PID controller has integration-fractional-order and derivation-fractional-order as additional control parameters. Thanks to increased control parameters, more precise controller adjustment is available. In addition, accurate transfer function of a real system generally has a fractional-order form. Therefore, it is more adequate to use a fractional-order PID controller than a conventional PID controller for a real world system. Finite element models of a $1200{\times}2000{\times}0.8mm$ strip, which were extracted using a commercial software ANSYS were used as simulation plants, and Gaussian mixture models were used to find optimized control parameters that can reduce the strip vibrations to the lowest amplitude. Simulation results show that a fractional-order PID controller significantly reduces strip vibration and transient response time than a conventional PID controller.
Proceedings of the Korean Institute of IIIuminating and Electrical Installation Engineers Conference
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2004.05a
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pp.347-352
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2004
The author present a modified multi-loop algorithm including feedforward for controlling a 55kW step down chopper in the power supply of Maglev. The control law for the duty cycle consists of three terms. The first is the feedforward term which compensates for variations in the input voltage. The second term consists of the difference between the slowly moving inductor current and output current. The third term consists of proportional and integral terms involving the perturbation in the output voltage. This perturvation is derived by subtracting the desired output voltage from the actual output voltage. The proportional and integral action stabilizes the system and minimizes output voltage error. In order to verify the validity of the proposed multi-loop controller, simulation study was tried using Matlab simulink.
The manufacturing sector resorts to automation to increase production and homogeneity of products during mass production, without increasing scarce, expensive, and unreliable manpower. Automation in the form of multiple robotic arms that handle materials in all directions in different stages of the process is proven to be the best way to increase production. This paper thoroughly investigates robotic single-arm movements, that is, 360° vertical rotation, with the help of a brushless DC motor, controlled by a fuzzy proportional-integral-derivative (PID) controller. This paper also deals with the design and performance of the fuzzy-based PID controller used to control vertical movement against the limited scope of conventional PID feedback controller and how the torque of the arm is affected by the fuzzy PID controller in the four quadrants to ensure constant speed and accident-free operation despite the influence of gravitational force. The design was simulated through MATLAB/SIMULINK and integrated with dSPACE DS1104-based hardware to verify the dynamic behaviors of the arm.
The author Present a modified multiloop algorithm including feedforward for controlling a 45kW step down chopper in the power supply of Maglev. The control law for the duty cycle consists of three terms. The first is the feedforward term which compensates for variations in the input voltage. The second term consists of the difference between the slowly moving inductor current and output current. The third term consists of proportional and integral terms involving the perturbation in the output voltage. This perturvation is derived by subtracting the desired output voltage from the actual output voltage. The proportional and integral action stabilizes the system and minimizes output voltage error. To verify the validity of the proposed multiloop controller, simulation study was tried using Matlab/sirnulink.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.18
no.6
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pp.128-135
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2004
The author present a modified multi-loop algorithm including feedforward for controlling a 55kW step down chopper in the power supply of Maglev. The control law for the duty cycle consists of three terms. The first is the feedforward term. which compensates for variations in the input voltaga. The second term consists of the difference between the slowly moving inductor current and output current. The third term consists of proportional and integral terms involving the perturbation in the output voltage. This perturvation is derived by subtracting the desired output voltage from the actual output voltage. The proportional and integral action stabilizes the system and minimizes output voltage error. In order to verify the validity of the proposed multi-loop controller, simulation study was tried using Matlab simulink
Yi Dong-Chang;Lee Myoung-Hoon;Lee Eu-Hark;Lee Sun-Pyo
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.23
no.8
s.185
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pp.64-71
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2006
In this paper, a uniform speed controller for an ultrasonic rotary motor is developed using the phase-difference method. The phase difference method uses traveling waves to drive the ultrasonic motor. The traveling waves are obtained by adding two standing waves that have a different phase to each other. A compact phase-difference driver system is designed and integrated by combining VCO(Voltage Controlled Oscillator) and phase shifter. Theoretically the relationship between the phase difference in time and the rotational speed of the ultrasonic motor is sine function, which is verified by experiments. Then a series of experiments under various loading conditions are conducted to characterize the motor's performance that is the relationship between the speed and torque. Proportional-integral control is adopted for the uniform speed control. The proportional control unit calculates the compensating phase-difference using the rotating speed which is measured by an encoder and fed back. Integral control is used to eliminate steady-state errors. Differential control for reducing overshoot is not used since the response of ultrasonic motor is prompt due to its low inertia and friction-driving characteristics. The developed controller demonstrates reasonable performance overcoming disturbing torque and the changes in material properties due to continuous usage.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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