Identification of fractional order PI controllers ensuring desired gain and phase margins for a time-delayed single-area load frequency control system with demand response

Deniz Katipoğlu

Makale detayları

Identification of fractional order PI controllers ensuring desired gain and phase margins for a time-delayed single-area load frequency control system with demand response

Yazarlar:

Deniz Katipoğlu

Yayıncı:

Nigde Omer Halisdemir University

Ana Başlıklar:

Elektrik Tesisleri

Dergi:

Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Vol.14 Issue 4, pp.1243-1252

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

10/2025

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001360273

pISSN:

2564-6605

Anahtar kelimeler:

Özet:

 This research presents a load frequency control LFC system with demand response DR studied for robust stability analysis based on gain and phase margins GPMs utilizing a fractional-order proportional-integral FOPI controller. Electric power systems contain many parametric uncertainties. FOPI controller gains are adjustable parameters and can be designed to provide the desired frequency control and dynamic performance. Therefore, in this article, the robust stability regions containing a set of robust FOPI controller gains are designed for the range model of the load frequency control system using Kharitonovs theorem, considering the uncertainties in the LFC-DR system parameters and the time delay. Further, the robust performance of the interval LFC-DR system in terms of design features, including GPMs, is investigated. Simulation studies indicate that GPM parameters provide a better dynamic performance in terms of fast damping of oscillations, less settling time, and overshoot time for the interval LFC-DR system.

 This research presents a load frequency control LFC system with demand response DR studied for robust stability analysis based on gain and phase margins GPMs utilizing a fractional-order proportional-integral FOPI controller. Electric power systems contain many parametric uncertainties. FOPI controller gains are adjustable parameters and can be designed to provide the desired frequency control and dynamic performance. Therefore, in this article, the robust stability regions containing a set of robust FOPI controller gains are designed for the range model of the load frequency control system using Kharitonovs theorem, considering the uncertainties in the LFC-DR system parameters and the time delay. Further, the robust performance of the interval LFC-DR system in terms of design features, including GPMs, is investigated. Simulation studies indicate that GPM parameters provide a better dynamic performance in terms of fast damping of oscillations, less settling time, and overshoot time for the interval LFC-DR system.

 This research presents a load frequency control LFC system with demand response DR studied for robust stability analysis based on gain and phase margins GPMs utilizing a fractional-order proportional-integral FOPI controller. Electric power systems contain many parametric uncertainties. FOPI controller gains are adjustable parameters and can be designed to provide the desired frequency control and dynamic performance. Therefore, in this article, the robust stability regions containing a set of robust FOPI controller gains are designed for the range model of the load frequency control system using Kharitonovs theorem, considering the uncertainties in the LFC-DR system parameters and the time delay. Further, the robust performance of the interval LFC-DR system in terms of design features, including GPMs, is investigated. Simulation studies indicate that GPM parameters provide a better dynamic performance in terms of fast damping of oscillations, less settling time, and overshoot time for the interval LFC-DR system.

 Bu araştırma, kesir dereceli oransal-integral KDOI denetleyici kullanılarak, talep yanıtı TY ile yük frekans kontrolü YFK sisteminin gürbüzlük analizi için kazanç ve faz marjları KFMler temelinde incelendiği bir sistemi sunmaktadır. Elektrik güç sistemleri birçok parametre belirsizlik içermektedir. KDOI denetleyici kazançları ayarlanabilir parametrelerdir ve istenen frekans kontrolü ve dinamik performans sağlamak için tasarlanabilirler. Bu nedenle, bu makalede, YFK-TY sistem parametrelerindeki belirsizlikler ve zaman gecikmesi göz önünde bulundurularak, Kharitonov Teoremi kullanılarak yük frekans kontrol sisteminin aralık modelinin tasarımında gürbüz KDOI denetleyici kazançları içeren gürbüzlük bölgeleri tasarlanmıştır. Ayrıca, KFMler gibi tasarım özellikleri açısından aralık YFK-TY sisteminin güzbüz performansı incelenmiştir. Simülasyon çalışmaları, KFM parametrelerinin, aralık YFK-TY sistemi için salınımların hızlı bir şekilde sönümlenmesi, yerleşme zamanının ve aşım süresinin daha düşük olması açısından daha iyi bir dinamik performans sağladığını göstermektedir.

Makale detayları

Identification of fractional order PI controllers ensuring desired gain and phase margins for a time-delayed single-area load frequency control system with demand response

Yazarlar:

Deniz Katipoğlu

Yayıncı:

Nigde Omer Halisdemir University

Ana Başlıklar:

Elektrik Tesisleri

Dergi:

Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Vol.14 Issue 4, pp.1243-1252

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

10/2025

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001360273

pISSN:

2564-6605

Gain margin

Phase margins

Demand response

Fractional-order controller

Robust stability regionKazanç marjı

Faz marjları

Talep yanıtı

Sağlamlık bölgesi

Kesir dereceli denetleyici

Sayı

Makale detayları

Yazarlar: Deniz Katipoğlu

Yayıncı: Nigde Omer Halisdemir University

Ana Başlıklar: Elektrik Tesisleri

Dergi: Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Vol.14 Issue 4, pp.1243-1252

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 10/2025

Belge Dili: İngilizce

Document ID (Org No.): 2001360273

pISSN: 2564-6605

Sayı

Yazarlar:

Deniz Katipoğlu

Yayıncı:

Nigde Omer Halisdemir University

Ana Başlıklar:

Elektrik Tesisleri

Dergi:

Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Vol.14 Issue 4, pp.1243-1252

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

10/2025

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001360273

pISSN:

2564-6605