Impact of fractional filter in PI control loop applied to induction motor speed drive

Impact of fractional filter in PI control loop applied to induction motor speed drive

Introduction. One of the main problems of electrical machine control systems is to obtain a satisfactory performance in the rejection of load disturbances, as well as in the set-point tracking tasks. Generally, the development of control algorithms does not take into account the presence of noise. A...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2022
Автори: Hassainia, S., Ladaci, S., Kechida, S., Khelil, K.
Формат: Стаття
Мова:English
Опубліковано: National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine 2022
Теми:
fractional filter
first order filter
index performance
induction machine
PI controller
Онлайн доступ:http://eie.khpi.edu.ua/article/view/263251
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Electrical Engineering & Electromechanics

Репозитарії

Electrical Engineering & Electromechanics
id eiekhpieduua-article-263251
record_format ojs
institution Electrical Engineering & Electromechanics
baseUrl_str
datestamp_date 2022-09-06T08:11:38Z
collection OJS
language English
topic fractional filter
first order filter
index performance
induction machine
PI controller
spellingShingle fractional filter
first order filter
index performance
induction machine
PI controller
Hassainia, S.
Ladaci, S.
Kechida, S.
Khelil, K.
Impact of fractional filter in PI control loop applied to induction motor speed drive
topic_facet дробовий фільтр
фільтр першого порядку
показник ефективності
асинхронна машина
ПІ-регулятор
fractional filter
first order filter
index performance
induction machine
PI controller
format Article
author Hassainia, S.
Ladaci, S.
Kechida, S.
Khelil, K.
author_facet Hassainia, S.
Ladaci, S.
Kechida, S.
Khelil, K.
author_sort Hassainia, S.
title Impact of fractional filter in PI control loop applied to induction motor speed drive
title_short Impact of fractional filter in PI control loop applied to induction motor speed drive
title_full Impact of fractional filter in PI control loop applied to induction motor speed drive
title_fullStr Impact of fractional filter in PI control loop applied to induction motor speed drive
title_full_unstemmed Impact of fractional filter in PI control loop applied to induction motor speed drive
title_sort impact of fractional filter in pi control loop applied to induction motor speed drive
title_alt Impact of fractional filter in PI control loop applied to induction motor speed drive
description Introduction. One of the main problems of electrical machine control systems is to obtain a satisfactory performance in the rejection of load disturbances, as well as in the set-point tracking tasks. Generally, the development of control algorithms does not take into account the presence of noise. Appropriate filtering is, therefore, essential to reduce the impact of noise on the output of the controller, in addition to the machine output. Recently, there has been a great tendency toward using fractional calculus to solve engineering problems. The filtering is one of the fields in which fractional calculus has received great attention. The importance of filters in signal processing and other engineering areas is unquestionable Novelty. The proposed work is intended to be a contribution in the recent works conducted on the influence of the fractional filtering on the control robustness of induction machines control. Purpose. The main contribution of this research is the application of fractional filtering to the standard PI control loop for an induction motor speed drive. Methods. In order to assess its impact and benefit, different structures for introducing the filters are investigated, A first order filter is considered in different positions, whether before or after the controller or even in both positions at the same time, with a noise source. A review of the index performance evolution (the Integral Square Error, Integral Absolute Error and Integral Time Absolute Error) has allowed a configuration design of the filter. Results. Intensive simulations were performed with a control setup using integer and fractional order filters, which permitted to conclude that the fractional filters give better performance indices compared to the integer one and thus improve the dynamic characteristics of the system.
publisher National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine
publishDate 2022
url http://eie.khpi.edu.ua/article/view/263251
work_keys_str_mv AT hassainias impactoffractionalfilterinpicontrolloopappliedtoinductionmotorspeeddrive
AT ladacis impactoffractionalfilterinpicontrolloopappliedtoinductionmotorspeeddrive
AT kechidas impactoffractionalfilterinpicontrolloopappliedtoinductionmotorspeeddrive
AT khelilk impactoffractionalfilterinpicontrolloopappliedtoinductionmotorspeeddrive
first_indexed 2025-07-17T11:49:22Z
last_indexed 2025-07-17T11:49:22Z
_version_ 1850412075313004544
spelling eiekhpieduua-article-2632512022-09-06T08:11:38Z Impact of fractional filter in PI control loop applied to induction motor speed drive Impact of fractional filter in PI control loop applied to induction motor speed drive Hassainia, S. Ladaci, S. Kechida, S. Khelil, K. дробовий фільтр фільтр першого порядку показник ефективності асинхронна машина ПІ-регулятор fractional filter first order filter index performance induction machine PI controller Introduction. One of the main problems of electrical machine control systems is to obtain a satisfactory performance in the rejection of load disturbances, as well as in the set-point tracking tasks. Generally, the development of control algorithms does not take into account the presence of noise. Appropriate filtering is, therefore, essential to reduce the impact of noise on the output of the controller, in addition to the machine output. Recently, there has been a great tendency toward using fractional calculus to solve engineering problems. The filtering is one of the fields in which fractional calculus has received great attention. The importance of filters in signal processing and other engineering areas is unquestionable Novelty. The proposed work is intended to be a contribution in the recent works conducted on the influence of the fractional filtering on the control robustness of induction machines control. Purpose. The main contribution of this research is the application of fractional filtering to the standard PI control loop for an induction motor speed drive. Methods. In order to assess its impact and benefit, different structures for introducing the filters are investigated, A first order filter is considered in different positions, whether before or after the controller or even in both positions at the same time, with a noise source. A review of the index performance evolution (the Integral Square Error, Integral Absolute Error and Integral Time Absolute Error) has allowed a configuration design of the filter. Results. Intensive simulations were performed with a control setup using integer and fractional order filters, which permitted to conclude that the fractional filters give better performance indices compared to the integer one and thus improve the dynamic characteristics of the system. Вступ. Однією з основних проблем систем керування електричними машинами є отримання задовільних характеристик при придушенні збурень навантаження, а також завдання відстеження уставок. Зазвичай, при розробці алгоритмів керування наявність шуму не враховується. Тому потрібна відповідна фільтрація для зниження впливу шуму на вихідний сигнал контролера на додаток до вихідного сигналу машини. Останнім часом спостерігається чітка тенденція до використання дробового обчислення для вирішення інженерних завдань. Фільтрація – це одна з областей, в якій дрібному обчисленню приділяється велика увага. Важливість фільтрів у обробці сигналів та інших галузях техніки незаперечна. Новизна. Запропонована робота покликана стати внеском у недавні роботи, присвячені впливу дробової фільтрації на надійність керування асинхронними машинами. Мета. Основним внеском цього дослідження є застосування дробової фільтрації до стандартного контуру ПІ-регулювання для приводу швидкості асинхронного двигуна. Методи. Щоб оцінити його вплив та користь, досліджуються різні конструкції для введення фільтрів. Фільтр першого порядку розглядається в різних положеннях до або після контролера або навіть в обох положеннях одночасно з джерелом шуму. Огляд розвитку показників ефективності (інтегральна квадратична помилка, інтегральна абсолютна помилка та інтегральна абсолютна помилка за часом) дозволив розробити конфігурацію фільтра. Результати. Значний обсяг моделювання був проведений з налаштуванням керування з використанням фільтрів цілочисельного та дробового порядку, що дозволило зробити висновок, що дробові фільтри дають кращі показники ефективності порівняно з цілочисельним і таким чином покращують динамічні характеристики системи. National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine 2022-09-06 Article Article application/pdf http://eie.khpi.edu.ua/article/view/263251 10.20998/2074-272X.2022.5.03 Electrical Engineering & Electromechanics; No. 5 (2022); 14-20 Электротехника и Электромеханика; № 5 (2022); 14-20 Електротехніка і Електромеханіка; № 5 (2022); 14-20 2309-3404 2074-272X en http://eie.khpi.edu.ua/article/view/263251/259536 Copyright (c) 2022 S. Hassainia, S. Ladaci, S. Kechida, K. Khelil http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0

Схожі ресурси