Ushbu tadqiqot elektr transport vositalarida qoʻllaniladigan doimiy magnitli sinxron motorlarning stator chulgʻamlarida yuzaga kelishi mumkin boʻlgan oʻramlararo qisqa tutashuv (Inter-Turn Short Circuit, ITSC) nosozliklarini past koʻrinuvchanlik sharoitida ham aniqlash maqsadida Tip-2 Noaniq Mantiq (Type-2 Fuzzy Logic, T2-FL) bilan Kengaytirilgan Kalman Filtrini (Extended Kalman Filter, EKF) birlashtiruvchi gibrid nosozlik diagnostikasi usulini taklif qiladi. Doimiy magnitli sinxron motor (Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM) rotor magnit maydonini doimiy magnitlardan hosil qiladigan va yuqori quvvat zichligi tufayli elektr transport vositalarining tortish tizimlarida keng qoʻllaniladigan sinxron elektr mashinasidir.

Taklif etilgan T2-FL–EKF arxitekturasida ikki baholash qatlami turli vazifalarni bajaradi. T2-FL motor tokidagi baholash xatosi va bu xatoning oʻzgarishidan foydalanib stator qarshiligi \(R_s\) uchun adaptiv tuzatish qiymatini hosil qiladi. EKF esa oʻlchangan stator kuchlanishlari va toklaridan, shuningdek T2-FL tomonidan yangilangan stator qarshiligidan foydalanib motorning stator toklarini, rotor tezligini va rotor burchagini real vaqt rejimida baholaydi.

Tadqiqotning asosiy sababi shundaki, erta yoki kamroq koʻrinadigan ITSC nosozliklarida klassik nosozlik koʻrsatkichlarining amplitudasi past boʻladi va oʻlchash shovqini hamda parametr noaniqligi nosozlikni yashirishi mumkin. Interval Type-2 noaniq mantiqdagi Footprint of Uncertainty (FOU) aʼzolik darajasini bitta aniq egri chiziq oʻrniga noaniqlik sohasi bilan ifodalab, bunday oʻzgaruvchan noaniqliklarga nisbatan bardoshliligi yuqoriroq baholashni maqsad qiladi.

MATLAB/Simulink simulyatsiyalarida \(R_f=1\,\Omega\) nosozlik qarshiligidan foydalanilgan; \(\mu=25\%\) va \(\mu=50\%\) boʻlgan ikki xil ITSC darajasi baholangan. Manbada 25% nosozlik koeffitsiyenti 40 ta qisqa tutashgan oʻram va “past koʻrinuvchanlik”, 50% nosozlik koeffitsiyenti esa 80 ta qisqa tutashgan oʻram va “yuqoriroq koʻrinuvchanlik” sifatida taʼriflangan.

Uchta nosozlikni aniqlash yondashuvi bir xil past koʻrinuvchanlik sharoitida taqqoslangan natijalarda stator qarshiligini baholash RMSE qiymatlari klassik EKF uchun 0.010378, FL–EKF uchun 0.0066925 va taklif etilgan T2-FL–EKF uchun 0.0066416 deb berilgan. Xuddi shu taqqoslashda T2-FL–EKF %1.6101 MAPE qiymatiga erishgan va manba tomonidan eng yuqori aniqlikka ega yondashuv sifatida baholangan.

Biroq tadqiqot toʻliq MATLAB/Simulink asosida bajarilgan. Fizik PMSM, invertor, DSP boshqaruv tizimi yoki haqiqiy elektr transport vositasida tajribaviy tasdiqlash hali oʻtkazilmagan. Mualliflar DSP asosidagi tajribaviy qoʻllashni kelajakdagi ish sifatida taklif qiladilar.

Nega ITSC nosozligi PMSM uchun kritik nosozlik hisoblanadi?

Oʻramlararo qisqa tutashuv bir xil stator fazasidagi ikki yoki undan ortiq oʻramning elektr jihatdan istalmagan tarzda oʻzaro ulanishi natijasida yuzaga keladi. Qisqa tutashgan oʻramlarda mahalliy ravishda yuqori toklar paydo boʻlishi mumkin; bu chulgʻamning qizishini kuchaytirishi, elektromagnit muvozanatni buzishi va nosozlik rivojlanganda kengroq chulgʻam shikastlanishiga olib kelishi mumkin.

Elektr transport vositalarining tortish tizimlarida PMSM tortish kuchini hosil qilishning markazida turgani sababli motor chulgʻamidagi rivojlanib boruvchi nosozlik nafaqat motor samaradorligiga, balki moment hosil boʻlishi va tortish tizimi ishonchliligiga ham taʼsir qilishi mumkin. Manba ITSC moment buzilishi, chulgʻam haroratining oshishi va ogʻir holatda tortish tizimining toʻliq yoʻqolishiga olib kelishi mumkin boʻlgan xavf ekanini taʼkidlaydi.

Manbada qoʻllanilgan ITSC ekvivalent sxemasi

Manba 1-rasmda nosoz stator fazasini ikki kichik qismga ajratadi:

• sogʻlom chulgʻam qismi,
• qisqa tutashgan chulgʻam qismi.

Qisqa tutashuv qismiga parallel ravishda \(R_f\) nosozlik qarshiligi ulanadi. Bu tuzilma qisqa tutashuv tokini motorning odatdagi uch fazali toklaridan alohida modellashtirish imkonini beradi.

ITSC ogʻirligi:

bilan aniqlanadi. \(T_{fault}\) qisqa tutashgan oʻramlar sonini, \(T_{total}\) esa bitta fazadagi jami oʻramlar sonini ifodalaydi.

Manbadagi PMSM parametrlari

Nega T2-FL va EKF birgalikda qoʻllaniladi?

EKF nochiziqli motor modelidan foydalanib tok, tezlik va rotor holati kabi dinamik holatlarni baholashda kuchli; biroq model parametrlari oʻzgarganda yoki oʻlchash shovqini ortganda baholash aniqligiga parametr xatolari taʼsir qilishi mumkin. T2-FLning vazifasi, ayniqsa ITSC taʼsirida oʻzgaradigan stator qarshiligi bahosini noaniqlikka nisbatan bardoshliligi yuqoriroq qilish va yangilangan parametrni yana EKFga uzatishdir.

Gibrid arxitektura

PDFning 5-sahifasidagi 2-rasmda usul quyidagi axborot oqimi bilan koʻrsatilgan:

PMSM → tok/kuchlanish oʻlchovlari → EKF → tok-tezlik-burchak bahosi

va bunga parallel ravishda:

tok xatosi → T2-FL → ΔRs → EKF

tuzilmasidan foydalaniladi.

Vector Control bloki elektr oʻzgartirish va PMSM bilan birgalikda EKF baholash halqasi uchun yopiq kontur hosil qiladi.

Kengaytirilgan Kalman Filtri

EKF klassik Kalman filtrini nochiziqli tizimlarga moslashtiradi. Tadqiqotda PMSMning holat vektori:

deb belgilangan.

Kirish:

chiqish esa:

sifatida ishlatiladi.

EKF har bir namuna olish davrida ikkita asosiy amalni bajaradi:

1. Bashorat: Motor modeli orqali keyingi holat va xato kovariatsiyasi baholanadi.
2. Tuzatish: Yangi oʻlchovlar kelganda Kalman kuchaytirish koeffitsiyentidan foydalanib baho tuzatiladi.

Nochiziqli motor va oʻlchash funksiyalari Yakobian matritsalari yordamida har bir ish nuqtasi atrofida lokal ravishda chiziqlashtiriladi.

Tip-2 Noaniq Mantiq noaniqlikni qanday boshqaradi?

Klassik Tip-1 noaniq mantiqda har bir kirish uchun aʼzolik darajasi bitta aʼzolik funksiyasi bilan ifodalanadi. Interval Type-2 tuzilmasida esa aʼzolik funksiyasining oʻzi ham noaniqlikni oʻz ichiga olishi mumkin. Yuqori va quyi aʼzolik funksiyalari orasidagi soha Footprint of Uncertainty yoki FOU deb ataladi. Shu tariqa tizim nafaqat oʻlchash oʻzgaruvchisidagi noaniqlikni, balki ushbu oʻzgaruvchining aʼzolik darajasi qanchalik aniq belgilanganiga oid noaniqlikni ham modellashtira oladi.

T2-FL kirishlari

Manba stator toki kattaliklaridan xato oʻzgaruvchisini hosil qiladi.

Tip-2 noaniq tizimning ikkita kirishi:

• \(E\): normallashtirilgan tok xatosi,
• \(E'\): xatoning hosilasi

va ikkala oʻzgaruvchi uchun ish diapazoni:

deb belgilangan.

Chiqish: stator qarshiligini tuzatish

Noaniq tizimning chiqishi:

boʻlib, stator qarshiligi iterativ ravishda:

bilan yangilanadi.

Beshta noaniq lingvistik daraja

• NM — Manfiy Oʻrta
• NS — Manfiy Kichik
• Z — Nol
• PS — Musbat Kichik
• PM — Musbat Oʻrta

Ikki kirishning har birida beshtadan daraja boʻlgani sababli jami 25 ta Mamdani qoidasi belgilangan.

Nega Karnik–Mendel qoʻllaniladi?

Tip-2 noaniq tizimning chiqishini bevosita klassik sonli aʼzolik funksiyasiga keltirib boʻlmagani uchun avval type-reduction amali bajariladi. Manba ushbu bosqich uchun iterativ Karnik–Mendel algoritmidan foydalanadi.

Jarayon zanjiri:

Fuzzification → 25 qoidali inference → Karnik–Mendel type reduction → centroid defuzzification → ΔRs

koʻrinishidadir.

PDFning 8-sahifasidagi 5-rasm ushbu arxitekturani aniq koʻrsatadi. 9-sahifadagi 6-rasm esa NM, NS, Z, PS va PM aʼzolik toʻplamlarining yuqori-quyi chegaralari hamda FOU sohalarini koʻrsatadi.

Tadqiqot Usuli va Natijalari

Barqarorlikni baholash

Birinchi simulyatsiya tezlikni baholash va boshqaruv tuzilmasining oʻzgaruvchan haydash sharoitlaridagi xatti-harakatini oʻrganadi. Manba tezlanish, tormozlash, toʻxtash va qayta tezlanish bosqichlaridan iborat qisqartirilgan haydash siklidan foydalanadi.

Motor ham sogʻlom, ham nosoz sharoitlarda:

yuk momenti taʼsiriga duchor qilingan.

Tezlikni baholash

PDFning 10-sahifasidagi 7-rasm oʻlchangan va baholangan motor tezligini birgalikda koʻrsatadi. Ikki egri barqaror ish qismlarida deyarli ustma-ust tushadi.

Eng sezilarli farqlar tez:

• tezlanish,
• tormozlash,
• toʻxtash,
• qayta tezlanish

oʻtishlarida yuzaga keladi.

Mualliflar ushbu oʻtkinchi farqlarni kuzatuvchining chekli javob vaqti va mexanik inersiya taʼsirlari bilan izohlaydilar.

Rotorning burchak tezligi va holati

PDFning 11-sahifasidagi 8-rasm haqiqiy etalon burchak tezligi bilan baholangan qiymatni, 9-rasm esa oʻlchangan va baholangan rotor burchagini koʻrsatadi.

Manbada ikki signal umuman olganda bir xil dinamik modelni kuzatishi va T2-FL–EKF kuzatuvchisi rotor holatini baholashda yaxshi sinxronlashuvni taʼminlashi bildirilgan.

Biroq tezlik yoki burchak uchun alohida sonli RMSE qiymatlari eʼlon qilinmagan.

Past koʻrinuvchanlikdagi ITSC nosozligi qanday sinovdan oʻtkaziladi?

Sezgirlikni baholashda nosozlik qarshiligi oʻzgarmas:

saqlangan holda qisqa tutashgan oʻramlar ulushi oʻzgartirilgan.

Nosozlik:

vaqtida ishga tushiriladi.

Uch fazali toklar

PDFning 12-sahifasidagi 10-rasmda %50 ITSC nosozligi boshlanishi bilan uch fazali toklar simmetriyasi buziladi. Manba tez oʻtkinchi tebranishlar bilan birga doimiy assimetriya ham kuzatilishini taʼkidlaydi.

d-q boshqaruv toklar

11-rasmda ITSC boshlanganidan keyin \(i_d\) va \(i_q\) toklarida:

• ripple ortishi,
• keskin choʻqqi qiymatlari,
• soʻnuvchi tebranishlar

yuzaga keladi.

Manba ayniqsa \(i_q\) oʻzgarishlarini elektromagnit momentning buzilishi bilan, \(i_d\) oʻzgarishlarini esa magnit oqimini boshqarish sezgirligi bilan bogʻlaydi.

Stator qarshiligini baholash

12-rasmda \(\mu=25\%\) va \(\mu=50\%\) uchun oʻlchangan va baholangan stator qarshiligi taqqoslanadi.

Manba ushbu boʻlimda RMSE qiymatlarini:

deb hisobot qiladi.

Nosozlik tokini baholash

13-rasm baholangan va oʻlchangan ITSC nosozlik tokini taqqoslaydi.

Manba yaxlitligi qaydi: Xuddi shu boʻlimning izoh matnida μ=50% uchun RMSE qiymati 0.05513 deb yozilgan. 3-jadval esa 0.5513 qiymatini beradi. Bu ikki qiymat oʻzaro mos emas va Verianla tomonidan jim tarzda tuzatilmagan.

T2-FL–EKF klassik EKF va FL–EKFdan yaxshiroqmi?

Manbaning umumiy past koʻrinuvchanlik taqqoslashiga koʻra, taklif etilgan usul stator qarshiligini baholashda eng past RMSE va MAPE qiymatlarini beradi. Biroq T2-FL–EKF bilan FL–EKF orasidagi sonli farq T2-FL–EKF bilan klassik EKF orasidagi farqdan ancha kichik. Shu sababli tadqiqotning eng kuchli miqdoriy natijasi Tip-2 takomillashtirish asosan klassik EKFga nisbatan sezilarli yaxshilanish, Tip-1 noaniq gibridga nisbatan esa cheklanganroq qoʻshimcha yaxshilanish berishidir.

Umumiy taqqoslash sharti

Taqqoslash boʻlimida uchta algoritm bir xil:

• 0.75 s umumiy simulyatsiya davomiyligi,
• t = 0.2 s da ITSC boshlanishi,
• μ = 25% past koʻrinuvchanlik

sharoitlarida baholangan.

Stator qarshiligini taqqoslash

Manba T2-FL–EKF klassik EKFga nisbatan RMSE boʻyicha %36 yaxshilanish berganini bildiradi.

PDFning 15-sahifasidagi 14-rasm bir xil stator qarshiligi bahosini uchta yondashuv uchun vizual tarzda taqqoslaydi. Klassik EKF egri chizigʻida yuqori chastotali tebranishlar aniqroq koʻrinsa, FL–EKF ularni kamaytiradi, T2-FL–EKF esa yanada silliq baholash profilini koʻrsatadi.

Nega FOU muhim?

Mualliflarning izohiga koʻra, Tip-1 noaniq mantiqning oʻzgarmas aʼzolik funksiyalari oʻzgaruvchan noaniqlikni toʻliq ifodalay olmasligi mumkin. Tip-2 tizimidagi FOU esa EKF residual signallaridagi noaniqlikka qoʻshimcha bardoshlilik berib, stator qarshiligi bahosining barqarorroq boʻlishiga yordam beradi.

Bu izoh tadqiqot taklif qilayotgan mexanizmdir. Biroq manba FOU yoqilgan/oʻchirilgan ablatsiya tajribasini taqdim etmagani sababli, kuzatilgan barcha ishlash farqini faqat FOUga miqdoriy tarzda bogʻlash mumkin emas.

Usulning hisoblash xarajati

Manba T2-FL–EKF klassik EKF va FL–EKFga qaraganda yuqoriroq algoritmik murakkablikka ega ekanini ochiq tan oladi. Karnik–Mendel type-reduction amali qoʻshimcha hisoblashni talab qiladi.

Shuningdek, FOUning notoʻgʻri kalibrlanishi tizimning javob vaqtini oshirishi mumkinligi qayd etilgan.

Biroq tadqiqotda:

• ishlov berish vaqti,
• CPU yuklamasi,
• xotira sarfi,
• har bir namuna uchun hisoblash vaqti

kabi real vaqt hisoblash xarajati oʻlchovlari berilmagan.

T2-FL–EKF haqiqiy elektr transport vositasida tasdiqlanganmi?

Yoʻq. Tadqiqot natijalari MATLAB/Simulink asosidagi PMSM va ITSC modellaridan olingan. Fizik motor chulgʻamida hosil qilingan haqiqiy oʻramlararo qisqa tutashuv, haqiqiy invertor, sensor shovqini, harorat oʻzgarishi, DSP hisoblash kechikishi yoki haqiqiy transport vositasi haydovi boʻyicha tajribaviy tasdiqlash taqdim etilmagan.

Tadqiqot bevosita qoʻllab-quvvatlaydigan natijalar

• ITSC nosozligi PMSM modelida qisqa tutashgan chulgʻam sohasi va Rf nosozlik qarshiligi bilan ifodalanishi mumkin.
• EKF stator toki, rotor tezligi va rotor burchagini model asosida baholashi mumkin.
• T2-FL stator qarshiligi Rs uchun adaptiv tuzatish hosil qilish maqsadida EKF bilan birlashtirilishi mumkin.
• T2-FL tizimida E va E′ kirishlari bilan 25 qoidali Mamdani xulosalashidan foydalanish mumkin.
• Karnik–Mendel algoritmi type reduction maqsadida qoʻllaniladi.
• μ=25% past koʻrinuvchanlik ssenariysida nosozlikni aniqlash oʻrganilgan.
• Umumiy taqqoslashda T2-FL–EKF EKF va FL–EKFga qaraganda pastroq Rs RMSE va MAPE qiymatlarini bergan.
• Manba klassik EKFga nisbatan Rs RMSE boʻyicha %36 yaxshilanishni bildiradi.

Tadqiqotning oʻzi qoʻllab-quvvatlamaydigan xulosalar

• Haqiqiy elektr transport vositasida ayni xato qiymatlari olinishi koʻrsatilmagan.
• Haqiqiy fizik PMSMda erta ITSC xuddi shu sezgirlik bilan aniqlangani isbotlanmagan.
• T2-FL–EKF barcha motor turlarida eng yaxshi diagnostika usuli ekani koʻrsatilmagan.
• Real vaqt DSPda hisoblash vaqti yetarli ekani oʻlchanmagan.
• FOU sozlamasi barcha ish nuqtalari uchun optimal ekani koʻrsatilmagan.
• Tip-2 tuzilmasi FL–EKFga nisbatan har bir metrikada katta ishlash oshishini taʼminlashi koʻrsatilmagan.

Tadqiqotning kuchli tomonlari

Tadqiqotning muhim kuchli tomoni faqat “nosozlik bor/yoʻq” tasnifini amalga oshirish oʻrniga motorning fizik modeli bilan bogʻliq stator qarshiligi, tok, rotor tezligi va rotor burchagini birgalikda baholaydigan model asosidagi diagnostika tuzilmasini yaratishidir.

Ikkinchi kuchli tomon past koʻrinuvchanlikdagi ITSC holati alohida sinov ssenariysi sifatida maxsus koʻrib chiqilganidir. Erta nosozliklar yuqori ogʻirlikdagi nosozliklarga qaraganda diagnostika jihatidan murakkabroq boʻlgani uchun ushbu sinov tadqiqotning asosiy motivatsiyasiga mos keladi.

Uchinchi kuchli tomon taklif etilgan usul faqat oʻzi alohida taqdim etilmay, klassik EKF va oldingi FL–EKF arxitekturasi bilan bir xil sharoitlarda taqqoslanganidir.

Toʻrtinchi kuchli tomon T2-FL aʼzolik funksiyalari, 25 qoidali rule base va Karnik–Mendel type-reduction bosqichlari usul boʻlimida aniq tushuntirilganidir.

Asosiy cheklovlar

Eng muhim cheklov tajribaviy tasdiqlashning yoʻqligidir.

Fault-current RMSE boʻlimidagi 0.05513 va 0.5513 qiymatlari orasida hal qilinmagan manba ichidagi nomuvofiqlik mavjud.

Robustness haydash siklining yozma tezlik qiymatlari bilan ayrim grafik masshtablari orasida qayta ishlab chiqishda aniqlashtirilishi kerak boʻlgan farqlar koʻrinadi.

T2-FLning qoʻshimcha hisoblash xarajati tilga olingan boʻlsa-da, algoritmning real vaqt protsessor yuklamasi oʻlchanmagan.

FOU sozlamalari uchun keng qamrovli sezgirlik yoki optimallashtirish tadqiqoti taqdim etilmagan.

Manba va Usul Haqida Izoh

• Asl sarlavha: Hybrid Type-2 Fuzzy Logic–Extended Kalman Filter Approach for ITSC Fault Detection in PMSM Drives for Electric Vehicles
• Muallif 1: Mabrouka Romdhane
• Muallif 2: Mohamed Naoui
• Muallif 3: Abdelmalek Gacem
• Muallif 4: Ali Mansouri
• Masʼul muallif: Mohamed Naoui
• DOI: 10.2478/pead-2026-0004
• Jurnal: Power Electronics and Drives
• Jild: 11
• Son: 1
• Sahifalar: 61–78
• Yil: 2026
• Yuborilgan sana: 09 Dekabr 2025
• Qayta koʻrib chiqilgan sana: 02 Fevral 2026
• Qabul qilingan sana: 08 Fevral 2026
• Nashr sanasi: 16 Mart 2026
• Manba turi: PMSM modellashtirish, aqlli holat baholash va ITSC nosozlik diagnostikasi boʻyicha MATLAB/Simulink simulyatsiya tadqiqoti
• Asosiy usul: Hybrid Type-2 Fuzzy Logic–Extended Kalman Filter
• Taqqoslangan usullar: EKF; FL–EKF; T2-FL–EKF
• Taqriz holati: Power Electronics and Drives taqrizdan oʻtadigan ilmiy jurnaldir.
• Litsenziya: Creative Commons Attribution 4.0 International — CC BY 4.0
• Nashriyot: Sciendo
• Rasmiy havola:https://doi.org/10.2478/pead-2026-0004

Tadqiqotning asosiy simulyatsiya parametrlari

• PMSM stator qarshiligi: 0.44 Ω.
• d/q oʻqi induktivliklari: 0.0031 H.
• Doimiy magnit oqimi: 0.124 Wb.
• Qutb juftlari: 4.
• Nosozlik qarshiligi: 1 Ω.
• Yuk momenti: 1 N·m.
• Past koʻrinuvchanlik sinovi: μ=25%, Tfault=40 oʻram.
• Yuqori koʻrinuvchanlik sinovi: μ=50%, Tfault=80 oʻram.
• T2-FL kirishlari: tok xatosi E va uning hosilasi E′.
• Normallashtirilgan kirish diapazoni: [-1,1].
• Noaniq lingvistik darajalar soni: 5.
• Qoidalar soni: 25.
• Xulosalash: Mamdani.
• Type reduction: Karnik–Mendel.
• Defuzzification: centroid.

Manba ichidagi sonli yaxlitlik qaydi

Nosozlik toki RMSEsida μ=50% uchun izoh matni 0.05513, 3-jadval esa 0.5513 qiymatini beradi. Qaysi biri toʻgʻri ekanini eʼlon qilingan matndan aniq belgilab boʻlmaydi. μ=25% uchun 0.2303 qiymati ham abstract, ham 3-jadval bilan mos keladi.

Stator qarshiligi RMSE qiymatlari esa alohida oʻzgaruvchiga tegishli va fault-current RMSE bilan aralashtirilmasligi kerak. Sensitivity boʻlimida 0.0052 va 0.0076, uch usulli umumiy taqqoslashda esa taklif etilgan T2-FL–EKF uchun 0.0066416 qiymati berilgan.

Kelajakdagi ish

Mualliflar tajribaviy tasdiqlashni DSP acquisition card yordamida amalga oshirishni va bu kartani MATLAB/Simulink muhiti bilan quvvat oʻzgartirgich oʻrtasida interfeys sifatida ishlatishni rejalashtiradilar. Shunday qilib, algoritmning asosiy tuzilmasini oʻzgartirmasdan fizik motor va oʻzgartirgichda tasdiqlash maqsad qilinadi.

Ilmiy talqin chegarasi

Tadqiqot Tip-2 noaniq mantiq bilan EKFni birlashtirish maʼlum MATLAB/Simulink PMSM modelida past koʻrinuvchanlikdagi ITSCni aniqlash va stator qarshiligini baholash nuqtai nazaridan foydali ekanini koʻrsatadi. Natijalar haqiqiy elektr transport vositasi tortish tizimida ayni aniqlik, kechikish yoki hisoblash xarajati bilan olinishi tajribaviy ravishda hali koʻrsatilmagan.