A new stator flow-oriented control method based on type-2 fuzzy logic controllers for permanent magnet synchronous motors
Introduction. Stator flow-oriented control is currently the most widely used system in industry or in previous research for improving the quality of mechanical power generated by permanent magnet synchronous motors (PMSM). Problem. However, this control is often based on PI controllers, which have s...
Gespeichert in:
| Datum: | 2026 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine
2026
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://eie.khpi.edu.ua/article/view/337462 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Electrical Engineering & Electromechanics |
Institution
Electrical Engineering & Electromechanics| _version_ | 1864036366963179520 |
|---|---|
| author | Tabbakh, M. Rouabhi, R. Herizi, A. Chami, N. |
| author_facet | Tabbakh, M. Rouabhi, R. Herizi, A. Chami, N. |
| author_sort | Tabbakh, M. |
| baseUrl_str | http://eie.khpi.edu.ua/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-05-01T21:05:27Z |
| description | Introduction. Stator flow-oriented control is currently the most widely used system in industry or in previous research for improving the quality of mechanical power generated by permanent magnet synchronous motors (PMSM). Problem. However, this control is often based on PI controllers, which have shown problem limitations in terms of performance and robustness. Furthermore, these controllers are not suitable for variable-structure motors, which requires the use of new, more efficient controllers that provide robust control over both internal and external changes, such as type-2 fuzzy logic controllers. The goal of this work is to develop a stator flow-oriented control system by replacing PI controllers with type-2 fuzzy logic controllers that are robust to both external variations, such as changes in torque resistance, and internal variations, such as changes in parameters. Methodology. To implement this control on the PMSM, we maintained the similar structure of stator flow-oriented control, but replaced the PI controllers with type-2 fuzzy controllers. The results of numerical simulations performed using MATLAB/Simulink show that the stator flow-oriented control based on type-2 fuzzy logic controllers achieves an ideal response time and minimal overshoot, with an exponential error close to zero in both the transient and steady states, even with the application of external variations such as resistive torque or changes to the machine’s parameters. The scientific novelty of this work lies in replacing all the controllers in the stator flow-oriented control system with type-2 fuzzy controllers and their programming method, thus addressing the shortcomings of traditional methods. In addition, a rare type of comparative study is presented, thanks to which the effectiveness and robustness of the developed control method relative to other can be demonstrated. Practical value. The excellent results obtained with the new stator flow-oriented control method using type-2 fuzzy logic controllers suggest that it should be taught in academic circles and applied in industry. References 30, tables 3, figures 5. |
| doi_str_mv | 10.20998/2074-272X.2026.3.10 |
| first_indexed | 2026-05-02T01:00:07Z |
| format | Article |
| id | eiekhpieduua-article-337462 |
| institution | Electrical Engineering & Electromechanics |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2026-05-02T01:00:07Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | eiekhpieduua-article-3374622026-05-01T21:05:27Z A new stator flow-oriented control method based on type-2 fuzzy logic controllers for permanent magnet synchronous motors A new stator flow-oriented control method based on type-2 fuzzy logic controllers for permanent magnet synchronous motors Tabbakh, M. Rouabhi, R. Herizi, A. Chami, N. mechanical power control permanent magnet synchronous motor stator flow-oriented control type-2 fuzzy logic control механічне керування потужністю синхронний двигун з постійними магнітами керування орієнтоване за потоком статора керування на основі нечіткої логіки типу 2 Introduction. Stator flow-oriented control is currently the most widely used system in industry or in previous research for improving the quality of mechanical power generated by permanent magnet synchronous motors (PMSM). Problem. However, this control is often based on PI controllers, which have shown problem limitations in terms of performance and robustness. Furthermore, these controllers are not suitable for variable-structure motors, which requires the use of new, more efficient controllers that provide robust control over both internal and external changes, such as type-2 fuzzy logic controllers. The goal of this work is to develop a stator flow-oriented control system by replacing PI controllers with type-2 fuzzy logic controllers that are robust to both external variations, such as changes in torque resistance, and internal variations, such as changes in parameters. Methodology. To implement this control on the PMSM, we maintained the similar structure of stator flow-oriented control, but replaced the PI controllers with type-2 fuzzy controllers. The results of numerical simulations performed using MATLAB/Simulink show that the stator flow-oriented control based on type-2 fuzzy logic controllers achieves an ideal response time and minimal overshoot, with an exponential error close to zero in both the transient and steady states, even with the application of external variations such as resistive torque or changes to the machine’s parameters. The scientific novelty of this work lies in replacing all the controllers in the stator flow-oriented control system with type-2 fuzzy controllers and their programming method, thus addressing the shortcomings of traditional methods. In addition, a rare type of comparative study is presented, thanks to which the effectiveness and robustness of the developed control method relative to other can be demonstrated. Practical value. The excellent results obtained with the new stator flow-oriented control method using type-2 fuzzy logic controllers suggest that it should be taught in academic circles and applied in industry. References 30, tables 3, figures 5. Вступ. Керування, орієнтоване за потоком статора (SFOC), на сьогодні є одним із найпоширеніших підходів у промисловості та наукових дослідженнях для підвищення якості механічної потужності, що генерується синхронними двигунами з постійними магнітами (PMSM). Проблема. Проте в більшості випадків таке керування базується на ПІ-регуляторах, які мають обмеження з точки зору швидкодії та робастності. Крім того, ці регулятори є малопридатними для двигунів зі змінною структурою, що зумовлює необхідність застосування нових, більш ефективних регуляторів, здатних забезпечити робастне керування як при внутрішніх, так і зовнішніх збуреннях, зокрема регуляторів на основі нечіткої логіки типу 2. Метою роботи є розроблення системи керування, орієнтованої за потоком статора, шляхом заміни ПІ-регуляторів на регулятори нечіткої логіки типу 2, які є робастними як до зовнішніх змін (наприклад, зміни навантажувального моменту), так і до внутрішніх варіацій параметрів двигуна. Методика. Для реалізації запропонованого підходу в системі керування PMSM збережено структуру SFOC, однак ПІ-регулятори замінено на регулятори нечіткої логіки типу 2. Результати чисельного моделювання, виконаного в середовищі MATLAB/Simulink, показали, що система керування, орієнтована за потоком статора на основі нечіткої логіки типу 2, забезпечує практично ідеальний час реакції та мінімальне перерегулювання, при цьому похибка має експоненційний характер і прямує до нуля як у перехідному, так і в усталеному режимах навіть за наявності зовнішніх збурень, таких як навантажувальний момент або зміни параметрів машини. Наукова новизна роботи полягає у повній заміні всіх регуляторів у системі SFOC на регулятори нечіткої логіки типу 2, а також у запропонованому підході до їх програмної реалізації, що дозволяє усунути недоліки традиційних методів. Крім того, представлено рідкісний тип порівняльного дослідження, який демонструє ефективність і робастність розробленого методу керування порівняно з існуючими. Практична значимість. Отримані результати застосування нового методу керування, орієнтованого за потоком статора із використанням регуляторів нечіткої логіки типу 2, свідчать про доцільність його впровадження як у навчальному процесі, так і в промислових застосуваннях. Бібл. 30, табл. 3, рис. 5. National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine 2026-05-02 Article Article application/pdf https://eie.khpi.edu.ua/article/view/337462 10.20998/2074-272X.2026.3.10 Electrical Engineering & Electromechanics; No. 3 (2026); 68-72 Электротехника и Электромеханика; № 3 (2026); 68-72 Електротехніка і Електромеханіка; № 3 (2026); 68-72 2309-3404 2074-272X en https://eie.khpi.edu.ua/article/view/337462/344189 Copyright (c) 2026 M. Tabbakh, R. Rouabhi, A. Herizi, N. Chami http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0 |
| spellingShingle | mechanical power control permanent magnet synchronous motor stator flow-oriented control type-2 fuzzy logic control Tabbakh, M. Rouabhi, R. Herizi, A. Chami, N. A new stator flow-oriented control method based on type-2 fuzzy logic controllers for permanent magnet synchronous motors |
| title | A new stator flow-oriented control method based on type-2 fuzzy logic controllers for permanent magnet synchronous motors |
| title_alt | A new stator flow-oriented control method based on type-2 fuzzy logic controllers for permanent magnet synchronous motors |
| title_full | A new stator flow-oriented control method based on type-2 fuzzy logic controllers for permanent magnet synchronous motors |
| title_fullStr | A new stator flow-oriented control method based on type-2 fuzzy logic controllers for permanent magnet synchronous motors |
| title_full_unstemmed | A new stator flow-oriented control method based on type-2 fuzzy logic controllers for permanent magnet synchronous motors |
| title_short | A new stator flow-oriented control method based on type-2 fuzzy logic controllers for permanent magnet synchronous motors |
| title_sort | new stator flow-oriented control method based on type-2 fuzzy logic controllers for permanent magnet synchronous motors |
| topic | mechanical power control permanent magnet synchronous motor stator flow-oriented control type-2 fuzzy logic control |
| topic_facet | mechanical power control permanent magnet synchronous motor stator flow-oriented control type-2 fuzzy logic control механічне керування потужністю синхронний двигун з постійними магнітами керування орієнтоване за потоком статора керування на основі нечіткої логіки типу 2 |
| url | https://eie.khpi.edu.ua/article/view/337462 |
| work_keys_str_mv | AT tabbakhm anewstatorfloworientedcontrolmethodbasedontype2fuzzylogiccontrollersforpermanentmagnetsynchronousmotors AT rouabhir anewstatorfloworientedcontrolmethodbasedontype2fuzzylogiccontrollersforpermanentmagnetsynchronousmotors AT herizia anewstatorfloworientedcontrolmethodbasedontype2fuzzylogiccontrollersforpermanentmagnetsynchronousmotors AT chamin anewstatorfloworientedcontrolmethodbasedontype2fuzzylogiccontrollersforpermanentmagnetsynchronousmotors AT tabbakhm newstatorfloworientedcontrolmethodbasedontype2fuzzylogiccontrollersforpermanentmagnetsynchronousmotors AT rouabhir newstatorfloworientedcontrolmethodbasedontype2fuzzylogiccontrollersforpermanentmagnetsynchronousmotors AT herizia newstatorfloworientedcontrolmethodbasedontype2fuzzylogiccontrollersforpermanentmagnetsynchronousmotors AT chamin newstatorfloworientedcontrolmethodbasedontype2fuzzylogiccontrollersforpermanentmagnetsynchronousmotors |