SPEED CONTROL OF A SINGLE TRAIN OF TAIPEI MASS RAPID TRANSIT SYSTEM USING SINGLE INPUT FUZZY LOGIC CONTROLLER (SIFLC)

HARI MAGHFIROH, Ir. Oyas Wahyunggoro,M.T., Ph.D.

2014 | Tesis | S2 Teknik Elektro

Pada thesis ini kereta listrik dari Taipei Rapid Transit System (TRTS) dimodelkan dengan MATLAB/ Simulink. Model yang dibuat terdiri dari tiga bagian yaitu sistem traksi, third rail, dan load. Sistem traksi terdiri dari motor induksi dengan variable voltage variable frequency (VVVF) kontrol, switching (SPWM, Quasi Six-step, dan Six Step), dan inverter tiga fase. Load terdiri dari starting resistance dan running resistance yang timbul karena gaya gesek ketika kereta berjalan serta gradient resistance dan curve resistance yang disebabkan bentuk lintasan. Pada pengaturan kecepatan ini memakai empat mede operasi yaitu percepatan, kecepatan konstan, coasting, dan pengereman. Single Input Fuzzy Logic Controller (SIFLC) digunakan sebagai pengganti dari Fuzzy Logic Controller (FLC). SIFLC memiliki performa yang sama dengan FLC, tetapi SIFLC memiliki kelebihan yaitu pengurangan jumlah aturan fuzzy, sehingga tuningnya lebih mudah. Karena SIFLC menggunakan konsep Sliding Mode Control (SMC) maka stabilitasnya dapat dibuktikan. Sebuah study kasus dengan perlakuan yang berbeda dilakukan untuk menguji kemampuan controller terhadap perubahan gradien dan load. Percepatan sistem dibatasi dalam rentang ± 1 m/s 2 dan jerk dibatasi dalam rentang ± 1 m/s 3 . Hasil pengujian menunjukkan bahwa kecepatan respon sistem dapat mengikuti sinyal referensi walaupun terdapat perubahan gradien dan load. Regenerative braking dan coasting mode telah berhasil diimplementasikan. Pada kasus no load, regenerative braking dapat menghasilkan energi sampai dengan 48 % dari total energi yang dikonsumsi, sedangkan pada kasus full-load, energi yang dihasilkan mencapai 51 %.

In this thesis, the actual train of Taipei Rapid Transit Systems (TRTS) is modeled with MATLAB/ Simulink. It consists of three main parts which are traction system, third rail voltage and load. The traction system consists of induction motor with variable voltage variable frequency (VVVF) control, switching modes (SPWM, Quasi Six-step, and Sis Step), and three phase bridge inverter. The load consists of starting resistance, the running resistance during train movement, and gradient and curve resistances from the track profile. Four operation modes are used in the speed regulation which are acceleration, cruising, coasting, and braking. Single Input Fuzzy Logic Controller (SIFLC) proposed to replace the use of Fuzzy Logic Controller (FLC). It has the same performance as FLC. However, SIFLC offers significant reduction in the rule base, it makes the tuning easier. Since SIFLC uses Sliding Mode Control (SMC) concept, its stability can be proved. A case study with different treatment is presented to prove that the controller can work well regardless the gradient changes or load variations. In this case, the acceleration and jerk are limited within ± 1 m/s 2 and ± 1 m/s 3 , respectively. The results show that the speed can follow the reference well regardless gradient and load variations. Regenerative braking and coasting mode are successfully implemented. In the case of no-load, regenerative braking produces energy up to 48 % from the total energy consumption while in full-load it can produces up to 51 %.

Kata Kunci : Mass Rapid Transit (MRT), sistem traksi, VVVF kontrol, fuzzy logic control (FLC), sliding mode control (SMC)