Lyapunov Tabanlı PI Kontrolör İle DC Motorun Hız Kontrolü

Year 2023, , 1610 - 1622, 31.07.2023

Hilmi Aygün

https://doi.org/10.29130/dubited.1117014

Abstract

Bu çalışmada DC motorların hız kontrolü için Lyapunov tabanlı PI kontrolör önerilmektedir. Önerilen yöntemde, PI kontrolör ile elde edilen kontrol sinyalinin kararlı hal durumunda değişmediği varsayılarak, kontrol sinyalinin zamana göre türevi sıfıra eşitlenir ve Lyapunov fonksiyonu kullanılarak sistemin asimptotik kararlılığı garanti edilir. Önerilen kontrolör, parametreleri Ziegler Nichols yöntemi ile ayarlanan klasik PI kontrolör ile karşılaştırılmaktadır. DC motorun benzetimi MATLAB programı ile gerçekleştirilmiş olup, benzetim sonuçları önerilen Lyapunov tabanlı PI kontrolörün klasik PI kontrolöre göre hem değişken referans hız takibinde hem de değişken yük koşulları altında daha etkili olduğunu göstermektedir.

Keywords

DC motor, Lyapunov tabanlı PI kontrolör, Hız kontrolü

References

• [1] F. Blaabjerg, G-D. Andreescu, C. I. Pitic, and I. Boldea, “Combined flux observer with signal injection enhancement for wide speed range sensorless direct torque control of IPMSM drives,” IEEE Trans. Energy Convers., vol. 23, no. 2, pp. 393–402, 2008.
• [2] L. Tang, L. Zhong, M. Rahman, and Y. Hu, “A novel direct torque control for interior permanent-magnet synchronous machine drive with low ripple in torque and flux - a speed-sensorless approach,” IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 39, no. 6, pp. 1748–1756, 2003.
• [3] S. Ekinci, B. Hekimoğlu, and D. Izci, “Opposition based Henry gas solubility optimization as a novel algorithm for PID control of DC motor,” Engineering Science and Technology, an International Journal, vol. 24, no. 2, pp. 331-342, 2021.
• [4] B. Hekimoğlu, “Optimal tuning of fractional order PID controller for DC motor speed control via chaotic atom search optimization algorithm,” IEEE Access, vol. 7, pp. 38100–38114, 2019.
• [5] A. Rodríguez-Molina, M.G. Villarreal-Cervantes, and M. Aldape-Pérez, “An adaptive control study for a DC motor using meta-heuristic algorithms,” IFAC Papers-OnLine, vol. 50, pp. 13114–13120, 2017. [6] A. Rodríguez-Molina, M.G. Villarreal-Cervantes, J. Álvarez-Gallegos, and M. AldapePérez, “Bio-inspired adaptive control strategy for the highly efficient speed regulation of the DC motor under parametric uncertainty,” Appl. Soft Comput. J., vol. 75, pp. 29–45, 2019.
• [7] A.T. El-Deen, A.A. Hakim Mahmoud, and A.R. El-Sawi, “Optimal PID tuning for DC motor speed controller based on genetic algorithm,” Int. Rev. Autom. Control., vol. 8, pp. 80–85, 2015.
• [8] A. Madadi, and M.M. Motlagh, “Optimal control of DC motor using grey wolf optimizer algorithm,” Tech. J. Eng. Appl. Sci., vol. 4, pp. 373–379, 2014.
• [9] R. Jain, M.V. Aware, and A.S. Junghare, “Tuning of fractional order PID controller using particle swarm optimization technique for DC motor speed control,” IEEE 1st International Conference on Power Electronics, Intelligent Control and Energy Systems (ICPEICES), 2016, pp. 1–4.
• [10] F. Cibo, “Doğru akım motorunun bulanık mantık-PI kontrolör ile hız kontrol performansının iyileştirilmesi,” Yüksek lisans tezi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü, Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi, Zonguldak, Türkiye, 2020.
• [11] Z. Ben mabrouk, A. Aicha, B.H. Mouna, and S. Lassaad, “Speed control of DCmachine using adaptive neural IMC controller based on recurrent neural network,” 5th International Conference on Systems and Control (ICSC), 2016, pp. 198-203.
• [12] U. Maheswararao.Ch, Y.S. Kishore Babu, and K. Amaresh, “Sliding mode speed control of a DC motor,” International Conference on Communication Systems and Network Technologies, 2011, pp. 387–391.
• [13] S.V. Ambesange, S.Y. Gadgune, and D.S. More, “Application of sliding mode control for the speed control of DC motor drives,” IEEE International Conference on Control Applications, 2013, pp. 832–836.
• [14] O.A. Morfin, C.E. Castañeda, A. Valderrabano-Gonzalez, M. Hernandez-Gonzalez, and F.A. Valenzuela, “A real-time SOSM supertwisting technique for a compound DC motor velocity controller,” Energies, vol. 10, no. 9, pp. 1–18, 2017.