Design and implementation of Buck Boost converter for fuzzy logic controller based DC motor speed control

• Autorzy: Pamuji Feby Agung , Prakosa Prisma Riashuda , Suryoatmojo Heri , Arumsari Nurvita , Effendi Mohammad Khoirul , Sudarmanta Bambang , Prasetio Kevin Dwi

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.04.12

Warianty tytułu

PL

Projekt i wdrożenie konwertera Buck Boost do sterowania prędkością silnika prądu stałego w oparciu o sterownik rozmyty

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

DC motor is an electric machine that is widely used in the industrial and home fields. In its application, the speed of a DC motor often decreases the voltage caused by the load received by the motor, so that the speed is not constant. So to maximize the performance of a DC motor, a speed controller is needed that is used to adjust the speed of the DC motor to be constant and in accordance with the actual speed. The method of the Fuzzy Logic Controller is used to adjust the speed of the DC motor so that the actual speed obtained is more precise and has resistance to interference and has an accurate response. In this research, a buck boost converter will be designed using the Fuzzy Logic Controller method to control the speed of a DC motor. In its implementation, the buck boost converter has an average efficiency of 85.3% for buck mode and 86.79% for boost mode at 10-100% loading. While on a DC motor with a load, the buck boost converter has an average of 71.55% for buck mode and 74.89% for boost mode. Then in testing the DC motor which is kept at a constant speed, the buck boost converter can maintain its average output voltage of 23.98 Volts with an error value of 0.02% when in buck mode and the average output voltage is 23.95 Volts with a value of 23.95 Volts. error of 0.08% when in boost mode. So that the speed of the DC motor can be kept constant with an average speed of 478 rpm with an error value of 0.4% in buck and boost modes.

PL

Silnik prądu stałego to maszyna elektryczna, która jest szeroko stosowana w przemyśle i domu. W swoim zastosowaniu prędkość silnika prądu stałego często zmniejsza napięcie spowodowane obciążeniem odbieranym przez silnik, tak że prędkość nie jest stała. Aby zmaksymalizować wydajność silnika prądu stałego, potrzebny jest regulator prędkości, który służy do regulacji prędkości silnika prądu stałego, aby była stała i zgodna z rzeczywistą prędkością. Metoda sterownika Fuzzy Logic służy do regulacji prędkości silnika prądu stałego tak, aby rzeczywista uzyskiwana prędkość była bardziej precyzyjna, odporna na zakłócenia i miała dokładną reakcję. W ramach tych badań zostanie zaprojektowany przetwornica buck boost wykorzystująca metodę sterownika Fuzzy Logic do sterowania prędkością silnika prądu stałego. W swojej implementacji konwerter buck boost ma średnią wydajność 85,3% dla trybu buck i 86,79% dla trybu boost przy obciążeniu 10-100%. Podczas pracy z silnikiem prądu stałego z obciążeniem, przetwornica buck-boost ma średnio 71,55% w trybie buck i 74,89% w trybie boost. Następnie podczas testowania silnika prądu stałego utrzymywanego na stałej prędkości, przetwornica obniżająca napięcie wyjściowe może utrzymać średnie napięcie wyjściowe wynoszące 23,98 woltów z wartością błędu 0,02% w trybie obniżania, a średnie napięcie wyjściowe wynosi 23,95 woltów o wartości 23,95 V. błąd 0,08% w trybie doładowania. Aby prędkość silnika prądu stałego mogła być utrzymywana na stałym poziomie przy średniej prędkości 478 obr./min przy wartości błędu 0,4% w trybach buck i boost.

Słowa kluczowe

EN

buck boost converter; DC motor; fuzzy logic controller; speed controller

PL

przetwornica Buck Boost; silnik prądu stałego; kontroler fuzzy logic; kontrola prędkości

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 4
• Strony: 60--66
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pamuji Feby Agung

• Institut Teknologi Sepuluh Nopember

autor

Prakosa Prisma Riashuda

• Institut Teknologi Sepuluh Nopember

autor

Suryoatmojo Heri

• Institut Teknologi Sepuluh Nopember

autor

Arumsari Nurvita

• Shipbuilding Institute of Polytechnic Surabaya

autor

Effendi Mohammad Khoirul

• Institut Teknologi Sepuluh Nopember

autor

Sudarmanta Bambang

• Institut Teknologi Sepuluh Nopember

autor

Prasetio Kevin Dwi

• PT. GMF AeroAsia

Bibliografia

• 1 REFERERNCES Ajiatmo, D., & Robandi, I. (2018). Analisis Pengendalian Kecepatan DC Motor Berbasis Buck-Boost Konverter. Jurnal Intake : Jurnal Penelitian Ilmu Teknik Dan Terapan, 9(2), 7479. https://doi.org/10.32492/jintake.v9i2.777
• 2 Caricchi, 17, Crescimbini, F., Giulii Capponi, F., & Solero, L. (1998). Study of Bi-Directional Buck-Boost Converter Topologies for Application in Electrical Vehicle Motor Drives.
• 3 Dutta, V., Scholar, R., & Borkakati Student, S. (2014). PI-Fuzzy rule based controller for Analysis and performance evaluation of dc motor speed control PI-Fuzzy rule based controller for Analysis and performance evaluation of dc motor speed control Victor Dutta Deepjyoti Bora. https://doi.org/10.13140/2.1.3635.7922
• 4 Fitzgerald, A. E. (Arthur E., Kingsley, C., & Umans, S. D. (2003). Electric machinery. McGraw-Hill.
• 5 Guo, Y., & Mohamed, M. E. A. (2020). Speed Control of Direct Current Motor Using ANFIS Based Hybrid P-I-D Configuration Controller. IEEE Access, 8, 125638–125647. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.3007615
• 6 Hernández-Márquez, E., García-Sánchez, J. R., Silva-Ortigoza, R., Antonio-Cruz, M., Hernández-Guzmán, V. M., Taud, H., & Marcelino-Aranda, M. (2018). Bidirectional tracking robust controls for a DC/DC buck converter-DC motor system. Complexity, 2018. https://doi.org/10.1155/2018/1260743
• 7 Jung, H. Y., Kim, S. H., Moon, B., & Lee, S. H. (2018). A new circuit design of two-switch buck-boost converter. IEEE Access, 6, 47415–47423. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2866886
• 8 Lin, B.-R., & Hua, C. (1993). BUCK/BOOST CONVERTER CONTROL WITH FUZZY LOGIC APPROACH. Muruganandam, M., & Madheswaran, M. (2009). Performance analysis of fuzzy logic controller based DC-DC converter fed DC series motor. 2009 Chinese Control and Decision Conference, CCDC 2009, https://doi.org/10.1109/CCDC.2009.5192235
• 9 Muruganandam, M., & Madheswaran, M. (2009). Performance analysis of fuzzy logic controller based DC-DC converter fed DC series motor. 2009 Chinese Control and Decision Conference, CCDC 2009, https://doi.org/10.1109/CCDC.2009.5192235 1635–1640.
• 10 Rashid, M. H. (Muhammad H. (2014). Power electronics : devices, circuits, and applications.
• 11 Sadiq.A.A. (2013). A Fuzzy-Based Speed Control of DC Motor Using Combined Armature Voltage and Field Current _ Elsevier Enhanced Reader.
• 12 Saeed, R. A., Mokhtar, R. A., IEEE Sudan Subsection, & Institute of Electrical and Electronics Engineers. (n.d.). 2017 International Conference on Communication, Control, Computing and Electronics Engineering (ICCCCEE) : proceedings : 16th-17th January 2017, Khartoum, Sudan.
• 13 Siahan, F. (2018). Universitas Sumatera Utara.
• 14 S.J.Chapman. (2005). FUNDAMENTALS. ELECTRIC MACHINERY
• 15 So, W. C., Tse, C. K., & Lee, Y. S. (1994). A Fuzzy Controller for DC-DC Converters.
• 16 Tapia-Olvera, R., Beltran-Carbajal, F., Aguilar-Mejia, O., & Valderrabano-Gonzalez, A. (2016). An adaptive speed control approach for DC shunt motors. Energies, 9(11). https://doi.org/10.3390/en9110961
• 17 Taufiq Arif, D. (2020). Kendali Kecepatan Motor DC Penguat Terpisah Berbeban Berbasis Arduino. http://ejournal.unp.ac.id/index.php/jtev/index
• 18 Tir, Z., Malik, O., Hamida, Med. A., Cherif, H., Bekakra, Y., & Kadrine, A. (2017). Implementation of a Fuzzy Logic Speed Controller For a Permanent Magnet DC Motor Using a LowCost Arduino Platform.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).