Robust fuzzy sliding mode control implementation for DC motor

• Autorzy: Zaghrat Fatiha , Gasbaoui Brahim , Bouchiba Bousmaha , Bousserhane Ismail Khalil , Chaoufi Imane

Identyfikatory

DOI

10.15199/46.2022.05.18

Warianty tytułu

PL

Odporne slizgowe sterowanie silnikiem DC

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article presents a fuzzy sliding mode control (FSMC) to improve the speed performance of DC motor in direct and opposite directions, where two FSMC approaches are developed and implemented based on the DSpace 1104 board and compared to SMC. Although, the SMC ensures big robustness and excellent disturbance rejection it has a limited application because of the chattering phenomenon that is the main downside of SMC. Firstly, the SMC design speed and current controllers are presented. Secondly, two FSMC approaches are shown. In the first approach, we have a similar control rule as the SMC with the exceptions of the k and ksi of discontinuous control signal parameters which are adapted by a fuzzy inference system. In the second approach, totally we delete the discontinuous control and replace it with an FLC. This article focuses on the design of the FSM speed controller and the estimation of the resistive torque. The numerical and experimental validation results of the FSM second approach have shown a robust mechanism performance with a fast dynamic response, good tracking of the reference speed, zero overshoot compared to SMC (1.22%) and FSM first approach (0.09%), and good rejection Disturbance. Besides, the FSM second approach has the best reduction of chattering phenomenon compared to the FSM first approach and classical SMC.

PL

W tym artykule przedstawiono rozmytą kontrolę trybu ślizgowego (FSMC) w celu poprawy wydajności prędkości silnika prądu stałego w kierunkach bezpośrednich i przeciwnych, w której opracowano i wdrożono dwa podejścia FSMC w oparciu o płytę DSpace 1104 i porównano z SMC. Chociaż SMC zapewnia dużą wytrzymałość i doskonałe tłumienie zakłóceń, ma ograniczone zastosowanie ze względu na zjawisko drgania, które jest główną wadą SMC. W pierwszej kolejności przedstawiono projektowe kontrolery prędkości prądu SMC. Po drugie, pokazano dwa podejścia FSMC. W pierwszym podejściu mamy podobną zasadę sterowania jak SMC, z wyjątkiem parametrów k i ksi nieciągłych parametrów sygnału sterującego, które są dostosowywane przez rozmyty system wnioskowania. W drugim podejściu całkowicie usuwamy nieciagłą kontrolę i zastępujemy ją FLC. W tym artykule skupiono się na konstrukcji regulatora prędkości FSM i estymacji momentu rezystancyjnego. Numeryczne i eksperymentalne wyniki walidacji drugiego podejścia FSM wykazały solidne działanie mechanizmu z szybką odpowiedzia dynamiczną, dobrym śledzeniem prędkości odniesienia, zerowym przeregulowaniem w porównaniu z SMC (1,22%) i pierwszym podejściem FSM (0,09%) oraz dobrą odrzucenie Zakłócenie. Poza tym drugie podejście FSM ma najlepszą redukcję zjawiska drgania w porównaniu z pierwszym podejściem FSM i klasycznym SMC.

Słowa kluczowe

EN

sliding mode control; SMC; fuzzy logic control; FLC; fuzzy sliding mode control; DSpace 1104

PL

sterowanie trybem ślizgowym; SMC; FLC; sterowanie za pomocą logiki rozmytej; sterowanie rozmytym trybem przesuwania; przestrzeń 1104

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 98, nr 5
• Strony: 97--102
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zaghrat Fatiha

• Smart Grids and Renewable Energies Laboratory (SRGE), Faculty of Science and Technology, at the University of Tahri Mohammed Bechar, BP 417 Route de Kenadsa, 08000 Bechar, Algeria

autor

Gasbaoui Brahim

• Smart Grids and Renewable Energies Laboratory (SRGE), Faculty of Science and Technology, at the University of Tahri Mohammed Bechar, BP 417 Route de Kenadsa, 08000 Bechar, Algeria

autor

Bouchiba Bousmaha

• Smart Grids and Renewable Energies Laboratory (SRGE), Faculty of Science and Technology, at the University of Tahri Mohammed Bechar, BP 417 Route de Kenadsa, 08000 Bechar, Algeria

autor

Bousserhane Ismail Khalil

• Smart Grids and Renewable Energies Laboratory (SRGE), Faculty of Science and Technology, at the University of Tahri Mohammed Bechar, BP 417 Route de Kenadsa, 08000 Bechar, Algeria

autor

Chaoufi Imane

• Smart Grids and Renewable Energies Laboratory (SRGE), Faculty of Science and Technology, at the University of Tahri Mohammed Bechar, BP 417 Route de Kenadsa, 08000 Bechar, Algeria

Bibliografia

• [1] B.Allaoua, A.Laoufi : A novel sliding mode fuzzy control basedon svm for electric vehicles propulsion system, Energy Procedia, vol. 36, pp. 12.
• [2] B.Boumediene, A.Smaili, T.Allaoui, A.Berkani, F.Marignetti :Backstepping Control Strategy for Multisource Energy Systembased Flying capacitor Inverter and PMSG, PREZEGL ELEKTROTECHNICZNY ,pp. 21–29, 2021.
• [3] A.Saidi, F.Naceri: Comparative study between Sliding modecontroller and Fuzzy Sliding mode controller in a speed control for doubly fed induction motor, 2016 4th International Conference on Control Engineering & Information Technology(CEIT), pp. 1–6,2016.
• [4] A.Omari, IK. Bousserhane, A.Hazzab, B.Bouchiba: dSPACEDS1104 Based Real Time Implementation of Sliding ModeControl of Induction Motor, International Journal of PowerElectronics and Drive Systems, 9(2), pp. 546-552, 2018.
• [5] B.Allaoua, B.Mebarki, A.Laoufi : A robust fuzzy sliding modecontroller synthesis applied on boost DC-DC converter powersupply for electric vehicle propulsion system. InternationalJournal of Vehicular Technology, 2013.
• [6] A.Kandel, M.Schneider : Fuzzy intelligent hybrid systemsand their applications Proceedings of 1995 IEEE InternationalConference on Fuzzy Systems.4, pp. 2275–2280, 1995.
• [7] Hamzaoui, A.Essounbouli, N.Zaytoon : Commande ParMode Glissant Flou d ’ Un Système Non Linéaire Incertain Revue Electronique des Sciences et Technologies del’Automatique, 2003.
• [8] I.SAIDI, N.TOUATI : Sliding mode control to stabilization ofnonlinear Underactuated mechanical systems PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY.pp. 106–111, 2021.
• [9] Y.Zouaoui : Commande par mode glissant des courants statoriques de la machine asynchrone statoriques de la machineasynchrone. Université de Ferhat Abbas .SETIF, 2010.
• [10] L.Baghli : Contribution à la commande de la machine asynchrone utilisation de la logique floue, des réseaux de neuroneset des algorithmes génétiques. Ph.D thesis, Université HenriPoincaré-Nancy I, 1999.
• [11] A.Ammar, A.Bourek, A.Benakcha : Robust load angle directtorque control with SVM for sensorless induction motor using sliding mode controller and observer. International Journalof Computer Aided Engineering and Technology.pp. 14–34, 11(1), 2019.
• [12] A.Nasri, A.Hazzab,IK.Bousserhane, S.Hadjeri, P.Sicard : Twowheel speed robust sliding mode control for electric vehicledrive. Serbian journal of electrical engineering.pp. 199–216, 5(2), 2008.
• [13] A.Boubakir, S.Labiod, : Commande par backstepping avecestimation du couple résistant appliquée à la machine asynchrone. 1ère Conférence Internationale en Génie Electrique, 2009.
• [14] S.REZGUI : Techniques de la commande avancées dela mahcine asynchrone : étude comparative et applications. Ph.D thesis, Université des freres mentourri Constantine, 2015.
• [15] A. Omari : Synthese Des Techniques d’estimation Des Parametres de La Machine Asynchrone En Vue de Sa Commande Adaptative (Application En Temps Réel). Ph.D thesis,Université de Tahri Mohammed-Béchar, 2020.
• [16] C.Lin, C.Hsu : Adaptive fuzzy sliding-mode control for induction servomotor systems IEEE Transactions on Energy Conversion.pp. 362–368, 19(2), 2004.
• [17] A.Nasri, A.Hazzab,IK.Bousserhane, S.Hadjeri, P.Sicard:Adaptive fuzzy sliding-mode control for induction servomotor systems Journal of Electrical Engineering and Technology.pp. 499–509, 4(4), 2009.
• [18] B. Bouchiba,IK. Bousserhane, M. Fellah,A. Hazzab: Artificial neural network sliding mode control for multi-machineweb winding system Revue Roumaine des SciencesTechniques-Serie Electrotechnique et Energetique.pp. 109–113, 62(1), 2017.
• [19] A.Nasri, B.Gasbaoui: Novel propulsion system applied for fourwheels electric vehicle using hybrid fuzzy sliding mode controller Journal of Electrical Engineering.pp. 8–8, 17(3), 2017.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).