Real-time control of separately excited DC motor based on Fuzzy PI system using arduino

• Autorzy: Yuhendri Muldi , Risfendra Risfendra , Mirshad Emilham , Sidiqi Adam R.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.10.22

Warianty tytułu

PL

Sterowanie w czasie rzeczywistym silnikiem prądu stałego o oddzielnym wzbudzeniu w oparciu o układ Fuzzy PI z wykorzystaniem Arduino

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the design and implementation of a speed control system for a separately excited Direct Current (DC) motor using a four-quadrant DC chopper. DC motor speed control is designed using the Fuzzy PI method. The proposed system is implemented using an Arduino Mega 2560. The reliability of the speed control system is validated through experiments with varying both rotor speeds and loads. The experimental results show that the proposed Fuzzy PI controller has provided results in accordance with the objectives. All experiments carried out show that the Fuzzy PI controller has successfully controlled the motor speed according to the reference speed.

PL

W artykule przedstawiono projekt i realizację układu sterowania prędkością silnika prądu stałego (DC) z oddzielnym wzbudzeniem, wykorzystującego czterokwadrantowy przerywacz prądu stałego. Sterowanie prędkością silnika prądu stałego zostało zaprojektowane przy użyciu metody Fuzzy PI. Proponowany system jest realizowany przy użyciu Arduino Mega 2560. Niezawodność systemu kontroli prędkości jest sprawdzana poprzez eksperymenty ze zmieniającymi się zarówno prędkościami, jak i obciążeniami wirnika. Wyniki eksperymentów pokazują, że proponowany sterownik Fuzzy PI zapewnił wyniki zgodne z założonymi celami. Wszystkie przeprowadzone eksperymenty pokazują, że sterownik Fuzzy PI skutecznie steruje prędkością silnika zgodnie z prędkością odniesienia.

Słowa kluczowe

EN

fuzzy PI controller; separately excited DC motor; four-quadran DC chopper; arduino

PL

kontroler Fuzzy PI; silnik prądu stałego wzbudzony oddzielnie; czterokwadrantowy przerywacz prądu stałego; Arduino

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 10
• Strony: 123--127
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Yuhendri Muldi

• Universitas Negeri Padang

• https://orcid.org/0000-0002-2123-2981

autor

Risfendra Risfendra

• Universitas Negeri Padang

• https://orcid.org/0000-0002-8614-3947

autor

Mirshad Emilham

• Universitas Negeri Padang

• https://orcid.org/0000-0002-1206-9465

autor

Sidiqi Adam R.

• Universitas Negeri Padang

• https://orcid.org/0000-0002-8061-6985

Bibliografia

• [1] Luigi A., Diego T., Design of Electric Motors and Power Drive Systems According to Efficiency Standards, IEEE Trans. Ind. Electron., 68(2021), No. 10, 9287–9296, doi: 10.1109/TIE.2020.3020028.
• [2] Ali N. H., Rasha A. M., Safwan A. H., Automatic Speed Control of DC Series Motor by Using Arduino, Prz. Elektrotechniczny, 99(2023), No. 3, 137–141.
• [3] Mohamed M. R. A., Atef A. E., Zuhair M. A., Abdallah M. H., Torque control of a 5 KW, 220 V separately excited DC motor using microcomputer, Int. J. Power Electron. Drive Syst., 14(2023), No. 2, 727–740.
• [4] Jun Y., Han W., Liang H., Shihua L., Robust Predictive Speed Regulation of Converter-Driven DC Motors via a Discrete-Time Reduced-Order GPIO, IEEE Trans. Ind. Electron., 66(2019), No. 10, 7893–7903
• [5] Ramon S. O., Alfredo R. C., Eduardo H. M., Hierarchical Flatness-Based Control for Velocity Trajectory Tracking of the ‘DC/DC Boost Converter-DC Motor’ System Powered by Renewable Energy, IEEE Access, 11(2023), No. 4, 32464 32475.
• [6] Sedar E., Davut I., Musa Y., Efficient Speed Control for DC Motors Using Novel Gazelle Simplex Optimizer, IEEE Access, 11(2023), No. 9, 105830–105842.
• [7] Sariga S., Vinod B. R., MRAS Based Speed Control of DC Motor with Conventional PI Control — A Comparative Study, Int. J. Control. Autom. Syst., 20(2022), 1–12.
• [8] Jagannath S., Sohom C, Advanced Nonswitching Discrete Time Sliding Mode Control for Speed Tracking of a DC Motor, IEEE Trans. Ind. Appl., 58(2022), No. 5, 6217–6226.
• [9] Adel B., Mohamed A., Abdellah D., Fateh M., Ahmed B., Improvement of the linear quadratic regulator control applied to a DC-DC boost converter driving a permanent magnet direct current motor, Int. J. Electr. Comput. Eng., 13(2023), No. 6, 6131–6140.
• [10] Ihechiluru S. O., Clinton O. E., Robust control of a DC motor, Heliyon, 6(2020), No. 12.
• [11] Ahmad M. Z., Mohammad E., Embedded two level direct adaptive fuzzy controller for DC motor speed control, Ain Shams Eng. J., 9(2018), No. 1, 65–75.
• [12] Trong T. N., The neural network-based control system of direct current motor driver, Int. J. Electr. Comput. Eng., 9(2019), No. 2, 1445–1452.
• [13] Rezoug N., Zerikat M., Chekroun S., An Efficient Fuzzy PI Approach to Real-time Control of a ROS Based Mobile Robot, Prz. Elektrotechniczny, 98(2022), No. 2, 1–5.
• [14] Ye N., Schagin A., Ye H. L., Speed control of DC motor by using neural network parameter tuner for PI-controller, Proc. 2019 IEEE Conf. Russ. Young Res. Electr. Electron. Eng. ElConRus 2019, 2152–2156.
• [15] Zhao H. L., Jie N., Hua L. W., Lie C., Xiao H. L., Ming Y. L., Switched PI Control Based MRAS for Sensorless Control of PMSM Drives Using Fuzzy-Logic-Controller, IEEE Open J. Power Electron., 3(2022), No. 6, 368–381.
• [16] Nelson L. M., Nihat İ., Murat L., “Control and performance analyses of a DC motor using optimized PIDs and fuzzy logic controller,” Results Control Optim., 13(2023), No. 5, 1-27.

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).