I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   15 ,   No .   3 J u n e   20 25 ,   p p .   2599 ~ 2 6 1 5   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 15 i 3 . pp 2 5 9 9 - 2 6 1 5           2599       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   H y brid op timiza t io n t uned  deep  ne ura l net wo rk - ba s ed wind   po wer genera tion  sy stem f o perm a nent  ma g net  sy n chro no us  g enerato r control       P ra s ha nt  K um a S.  Chin a ma lli,  M un g a m uri Sa s ik a la   D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c En g i n e e r i n g ,   S h a r n b a sv a   U n i v e r si t y ,   K a l a b u r a g i ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Oct  1 9 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Dec   2 1 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   J an   1 6 ,   2 0 2 5       Wi n d   e n e rg y ,   a   c o st - e ffe c ti v e   re n e wa b le  so u rc e ,   h a se e n   su b sta n ti a g ro wt h .   p e rm a n e n m a g n e sy n c h ro n o u g e n e ra to (P M S G e q u ip p e d   win d   tu r b in e s   d e m o n stra te  su p e ri o p e rfo rm a n c e   in   v a riab le - sp e e d   a p p li c a ti o n s.  Ho we v e r,   th e re   re m a in a   n o tab le  re se a rc h   g a p   in   o p ti m izin g   th e   o v e r a ll   sy ste m   e fficie n c y   fo r   su c h   win d   e n e rg y   s y ste m s.  Th e re fo re ,   th is   re se a rc h   p re se n ts  to   d e v e lo p   a   d e e p   lea rn i n g - b a se d   o p ti m iza ti o n   tec h n i q u e   t h a imp ro v e t h e   e fficie n c y   o P M S G - b a se d   win d   e n e rg y   sy ste m b y   m in imiz in g   o v e ra l l   sy ste m   lo ss e a n d   m a x imiz in g   e n e rg y   o u t p u t.   C o re   l o ss   a n d   r o t o s p e e d   d a ta   we re   fe d   in to   a   d e e p   n e u ra n e two rk   fo r   v a rio u s o p e ra ti n g   c o n d i ti o n ra n g in g   fro m   5 0   to   1 0 0 0   rp m ,   t o   d e term in e   o p ti m a sy ste m   p a ra m e ters .   Th is  wo r k   in tro d u c e a   h y b rid   ly re b i rd - b a se d   c o a ti   o p ti m iza ti o n   a lg o r it h m   ( LB - COA to   o p ti m ize   t h e   d e e p   n e u ra n e two rk (DN N)  c las sifier,  c o m b i n in g   tw o   a d v a n c e d   o p ti m iza ti o n   tec h n i q u e t o   imp ro v e   m o d e p e r fo rm a n c e .   S imu latio n   re su lt v a li d a te t h a t h e   p ro p o se d   o p t imiz a ti o n   stra teg y   e fficie n tl y   b o o sts   th e   sy ste m ' s d y n a m ic p e rf o rm a n c e   a n d   o v e ra l p o we e ffici e n c y .   K ey w o r d s :   C o ati  o p tim izatio n   Dee p   n eu r al  n etwo r k   o p tim izatio n     L o s s   m in im izatio n   L y r eb ir d   o p tim izatio n   Per m an en t m ag n et  s y n ch r o n o u s   g en er ato r     W in d   p o wer   g e n er atio n   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Pra s h an t K u m ar   S.  C h in am alli   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g in ee r i n g ,   Sh a r n b asv Un iv er s ity   Kala b u r ag i,  I n d ia   E m ail:  p r ash an tv n ec @ g m ail. c o m       1.   I NT RO D UCT I O N   T h escalatin g   g lo b al   d em a n d   f o r   s u s tain ab le  en er g y   a lter n ativ es  to   f o s s il  f u els  h as  d r iv en   s ig n if ican in ter est  in   win d   en er g y   tec h n o lo g y   [ 1 ] .   I ts   co m p ellin g   attr ib u tes,  s u ch   as  co s t - ef f ec tiv en ess ,   ea s o f   in s tallatio n ,   an d   m in im al  m ain ten an ce   r eq u ir em en ts ,   h a v co n tr ib u te d   to   its   r ap id   g r o wth   in   r ec en y ea r s   [ 2 ] ,   [ 3 ] .   Per m a n en m a g n et  s y n ch r o n o u s   g e n er ato r s   ( PMSG)   b ased   win d   e n er g y   co n v er s io n   s y s tem s   ( W E C S )   h av g ain ed   s u b s tan tial  p o p u l ar ity   b ec au s o f   th eir   co m p ac s ize,   h ig h   o u tp u p o wer ,   an d   h ig h er   to r q u e - to - in er tia  r atio .   U n lik d o u b l y - f ed   in d u ctio n   g en er at o r   ( DFI G)   s y s tem s ,   PMSGs   f ea tu r s im p ler   i n ter n al   s tr u ctu r with o u t th n ee d   f o r   co m p lex   g ea r b o x es o r   b r u s h es .   T h ese  ad v an ta g es h av p o s itio n ed   PMSG - b ased   W E C as  f o ca l p o in t   o f   r esear ch   an d   d ev elo p m en in   th e   win d   en er g y   s ec to r   [ 4 ] .   T h f lu ctu atin g   a n d   e r r atic   n atu r o f   win d   s p ee d   p o s es  s u b s tan tial  ch allen g to   m ax im izin g   th o u tp u o f   h ig h - p o wer   win d   g en er ato r s .   C o n s eq u en tly ,   th ese  s y s tem s   o f ten   o p e r ate  b elo th eir   f u ll   p o ten tial,  h in d e r in g   th o v er all  ef f ec tiv en ess   o f   win d   en er g y   u tili za tio n   an d   d im in is h in g   th e   an ticip ated   a id s   o f   lar g e - s ca le  win d   p o wer   g en er ati o n .   T h e   in ter m itten n atu r o f   win d   s p ee d   p o s es  s ig n if ican ch allen g es  f o r   g r id   in teg r atio n   o f   lar g e - s ca le  win d   f ar m s .   Flu ctu atio n s   in   win d   en e r g y   o u tp u ca n   i n tr o d u ce   in s tab ilit y   in to   th p o wer   s y s tem .   W in d   tu r b in es,  co m p lex   m ac h in es  in f lu en ce d   b y   v ar i o u s   m eteo r o lo g ical  f ac to r s ,   f u r th er   co m p licate  th in teg r a tio n   p r o ce s s .   W in d   en er g y   c o n v er s io n   is   af f ec ted   b y   v ar io u s   f ac to r s ,   s u ch   as  win d   s p ee d ,   b lad p itc h   an g l e,   an d   r o t o r   s p ee d .   Mo r eo v er ,   th in ter m itten n atu r o f   win d   an d   en e r g y   lo s s es  with in   th W E C p o s s ig n if ican ch allen g es  to   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   3 J u n e   20 25 :   2 5 9 9 - 2 6 1 5   2600   s y s tem   s tab ili ty   [ 5 ] .   T h er ef o r e,   W E C is   co m p lex   p r o ce s s   ca teg o r ized   b y   s u b s tan tial  f lu ctu atio n s   an d   co n ce r n s .   T o   a d d r ess   th ese  ch allen g es,  r esear ch er s   h av ex p lo r ed   n u m er o u s   co n tr o l stra teg ies an d   th eo r ies f o r   PMSG sy s tem s   o v er   th p ast f ew  d ec ad es  [ 6 ] .   B ec au s o f   th eir   u n co m p licated   d esig n ,   r eliab ilit y ,   an d   s tr aig h tf o r war d   im p lem en tatio n ,   p r o p o r tio n al   in teg r al  ( PI)   co n tr o ller s   r em ai n   p o p u lar   ch o ice  f o r   en h a n cin g   th s tab ilit y   o f   b o th   th g r id   s id co n v er ter   ( GSC )   an d   r o to r   s id co n v er ter   ( R SC )   in   PMSG - b ased   w in d   tu r b i n es.  R ef er en ce   em p lo y s   p r o p o r tio n al   in teg r al  ( PI)   co n tr o ller   to   en h an ce   PMSG  win d   tu r b in p er f o r m an ce   u n d er   b o th   s tead y   an d   f lu ctu atin g   win d   co n d itio n s   [ 7 ] .   Nev er t h eless ,   th lin ea r   n atu r o f   PI  co n tr o l lim its   its   ad ap tab ilit y   to   th n o n lin ea r   d y n am ics o f   th PMSG  s y s tem ,   as  well   as   its   r e s ilien ce   to   v ar iatio n   in   win d   an d   tu r b in co n d itio n s .   T o   ad d r ess   p o wer   q u ality   ch allen g es  in   win d   t u r b in e   s y s tem s ,   v ar io u s   n o n l in ea r   co n tr o s tr ateg ies  h a v e   em er g e d .   No tab le   ex am p les in clu d f u zz y   lo g ic  co n tr o ller   ( FLC) ,   b ac k s tep p in g   co n tr o l,  an d   d ir ec t p o we r   co n tr o l ( DPC )   [ 8 ] ,   [ 9 ] Fu zz y   co n tr o l,  d esp ite  its   p o ten tial  f o r   h ig h   ac cu r ac y ,   is   p r o b lem atic  to   im p lem en d u e   to   its   r elian ce   o n   s u b s tan tial  ex p er in p u an d   s u b jectiv h u m an   i n ter p r etatio n ,   o f te n   lead in g   to   d elay e d   r es p o n s es.  W h ile  DPC   o f f er s   s u p er i o r   tr an s ien p er f o r m an ce ,   it  r e q u ir es  h ig h   s witch in g   f r eq u e n cies  to   m itig ate  to r q u a n d   c u r r e n t   r ip p le,   as r ep o r ted   in   [ 1 0 ] .   Me ta - h eu r is tic  alg o r ith m s   h av b ee n   s u cc ess f u lly   em p lo y ed   to   ad d r ess   in tr icate   e n g in ee r in g   ch allen g es  [ 1 1 ] .   Fo r   in s tan ce ,   g en etic  alg o r ith m   ( GA)   h as  b ee n   u tili ze d   to   o p tim ize  PI  co n tr o ller   p ar a m eter s   f o r   PMSG  d u r in g   g r i d   d is tu r b an ce s   [ 1 2 ] .   Mo r e o v er ,   p ar ticl s war m   o p tim izatio n   ( PS O)   h as  b ee n   ap p lied   to   PMSG  s y s tem s   o p er atin g   u n d er   v ar y in g   win d   s p ee d s ,   wh ile   f ir ef ly   alg o r ith m   ( FA)   h as  b e en   u s ed   to   en h an ce   m ax im u m   p o wer   p o in tr ac k in g   ( MPPT)   p er f o r m a n ce   th r o u g h   p itch   an g le  co n tr o o f   P MSG   [ 1 3 ] ,   [ 1 4 ] .   Fo r   in s tan ce ,   co m b i n ed   a n   a d ap tiv an co l o n y   o p tim izatio n   ( A AC O)   alg o r ith m   with   g e n er al  r eg r ess io n   n eu r al   n etwo r k   ( GR NN)   to   im p r o v MPPT   [ 1 5 ] .   Ad d itio n ally ,   th wh ale  o p tim izatio n   alg o r ith m   h as  b ee n   ap p lied   to   o p tim ize  m ac h in e - s id co n v e r ter   p ar am eter s   f o r   MPPT  [ 1 6 ] .   C o llectiv ely ,   th ese  s tu d ies  d em o n s tr ate  th e   p o ten tial  f o r   o p tim izatio n   alg o r ith m s   in   im p r o v in g   b o th   MPPT  an d   lo v o ltag r id th r o u g h   ( L VR T )   ca p ab ilit ies  o f   PMSG - d r iv en   win d   en er g y   s y s tem s   b y   tu n i n g   eith er   th m ac h in e - s id co n v er ter   ( MSC )   o r   g r id   s id co n v e r ter   ( GSC )   p ar am eter s   [ 1 7 ] .   Po p u latio n - b ased   m etah eu r is tic  alg o r ith m s ,   s u ch   as  t h ly r eb ir d   o p tim izatio n   alg o r ith m   ( L OA ) ,   o f f er   s ev e r al  ad v an ta g es  o v er   tr ad itio n al  o p tim izatio n   t ec h n iq u es.  L OA’ s   ab ilit y   to   b alan ce   e x p lo r ati o n   an d   ex p lo itatio n   en a b les  it  to   f in d   o p tim al  s o lu tio n s   in   r elativ ely   s h o r tim e,   m ak in g   it  s u itab le  f o r   PMSG - b ased   win d   p o wer   g e n er at io n .   T h s u b s eq u en s ec tio n   h ig h lig h ts   th k ey   co n tr ib u tio n s :   a.   Pro p o s es a   d ee p   n e u r al  n etwo r k s   ( DNN)   m o d el  th at  h el p s   to   m in im ize  th d is cr ep an c y   b et wee n   ac tu al  an d   p r ed icted   d ata  u s in g   er r o r   m e tr ics.  T h is   m o d el  aim s   to   en h an ce   th ac cu r ac y   o f   p r ed icti o n s   b y   r ed u cin g   th er r o r   b etwe en   th o b s er v e d   an d   esti m ated   v al u es.   b.   I n tr o d u ce d   h y b r id   ly r eb ir d - c o ati  o p tim izatio n   alg o r ith m   ( L B - C OA)   to   o p tim ize  DNN  cla s s if ier   weig h ts ,   th er eb y   im p r o v in g   th p e r f o r m an ce ,   p r ed ictio n   ac cu r ac y ,   a n d   en e r g y   ef f icien c y   o f   win d   p o wer   g e n er atio n   u s in g   PMSGs .     c.   T h n o v el   in teg r atio n   o f   d ee p   lear n in g   with   h y b r id   o p tim iz atio n   tech n iq u es  a d d r ess es  k e y   ch allen g es  in   PMSG - b ased   W E C S.   d.   C o m p ar ativ an aly s is   r ev ea ls   th at  th s u g g ested   m o d el  s u r p ass es  tr ad itio n al  co u n te r p ar ts   in   g en er atin g   o u tp u p o wer ,   m i n im izin g   lo s s es,  an d   en h a n cin g   e f f icien cy .   T h s tr u ctu r o f   th is   p ap e r   is   as  f o llo ws:   s ec tio n   2   p r esen ts   th o r o u g h   r ev iew  o f   ex is tin g   liter atu r e.   Sectio n   3   p r esen ts   d etaile d   m o d el  o f   th e   PMSG - b ased   win d   tu r b in s y s tem .   T h e   L B - C OA  tech n iq u   f o r   p ar am eter   tu n i n g   is   elab o r ated   in   s ec tio n   4 .   T h p er f o r m an ce   e v alu atio n   an d   r esu lt s   ar d is cu s s ed   in   s ec tio n   5 ,   an d   th p a p er   co n cl u d es with   s u m m ar y   o f   k ey   f i n d in g s   in   s ec tio n   6 .       2.   L I T E R AT U RE   R E VI E W   2 . 1 .   Rela t ed  wo rk s   n o v el  co n tr o s tr ateg y   co m b in in g   f u zz y   f ield - o r ie n ted   co n tr o ( FF OC )   with   d ir ec p o w er   co n tr o l   ( DPC )   f o r   v a r iab le  s p ee d   win d   en er g y   c o n v e r s io n   s y s tem s   ( VSW E C S)  was  p r o p o s ed   i n   [ 1 8 ] .   T h is   m eth o d   aim s   to   im p r o v s y s tem   p er f o r m an ce   b y   e n h an cin g   en er g y   ex tr ac tio n   an d   m in im izin g   lo s s es  th r o u g h   th e   o p tim izatio n   o f   tu r b in e   o p er atio n   p a r am eter s .   Stab ilit y ,   r o b u s tn ess ,   p er f o r m a n ce ,   a n d   b alan ce d   cu r r en t   in jectio n   ar all  en h a n ce d   b y   th co m b in e d   co n t r o alg o r ith m .   An   in n o v ativ o p tim iza tio n   tech n iq u e   f o r   PMSG - b ased   win d   tu r b in es  w as  p r esen ted   in   s tu d y   [ 1 9 ] .   T h eir   ap p r o ac h   p r io r itized   m a x i m izin g   W E wh ile   co n cu r r en tly   d ec r ea s in g   t h o v er all  s y s tem   lo s s es.  T o   ac h iev o p tim al  win d   p o wer   o u tp u t,  th p r o p o s ed   m eth o d   f o c u s ed   o n   o p tim izi n g   to r q u e   p e r   am p er e   ( T PA) ,   as  well  as  q u ad r atu r e   cu r r en t.  T h o b jectiv e   f u n ctio n ,   wh ich   is   im p ac ted   b y   b o th   d - q   ax is   cu r r en t,  is   co r lo s s   m in im izatio n .   T h p er f o r m an ce   o f   th e   s u g g ested   aq u ila  with   Af r ican   v u ltu r e   o p tim izatio n   ( E A - A VO)   is   ev alu ated   b y   co m p ar i n g   its   o u tp u p o wer ,   lo s s es,  ef f icac y ,   an d   co n v er g en ce   s p ee d   with   estab lis h e d   ap p r o ac h es.  p io n ee r in g   co n tr o s tr ateg y   to   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Hyb r id   o p timiz a tio n   tu n ed   d e ep   n eu r a l n etw o r k - b a s ed   w in d     ( P r a s h a n t Ku ma r   S .   C h in a ma lli )   2601   o p tim ize  in ter io r   p er m a n en t - m ag n et  s y n ch r o n o u s   g en er ato r   ( I PMSG) - b ased   s y s tem s   wa s   in tr o d u ce d   in   [ 1 9 ] T h eir   m eth o d   em p l o y ed   p o ly n o m ial  p ar a m eter s   to   cu r tail  I PMSG  lo s s e s   an d   am p lify   W E C S.  T h is   s tu d y   p r esen ts   an   in n o v ativ h y b r i d   o p tim izatio n   tech n i q u n am ed   cr o s s o v er   ass is ted   wh ale  o p ti m izatio n   alg o r ith m   ( C W OA) ,   wh ich   ef f ec tiv ely   d eter m in es  o p tim al  c o ef f ic ien ts   f o r   m ax im izin g   p o wer   g en er atio n .   T h is   f r am ewo r k   o p tim izes  tip   s p e ed   r atio ,   co n s id er ed   a   cr itical   p ar am eter   f o r   win d   e n er g y   co n v er s io n .   I t   also   ac co u n ts   f o r   th n o n lin ea r   b e h av io r   o f   th I PMSG  d u to   m ag n etic  s atu r atio n .   T o   ass ess   th ef f icac y   o f   th e   C W O alg o r ith m ,   it  is   co m p ar ed   ag ain s estab lis h ed   tech n iq u es  lik W OA,   f ir ef ly   alg o r ith m   ( FF ) ,   ar tific ial   b ee   co lo n y   ( AB C ) ,   an d   g e n eti alg o r ith m   ( GA)   n o v el  s lid in g   m o d co n tr o ( SMC )   s tr ateg y   f o r   PMSG  in   win d   en er g y   c o n v er s io n   s y s tem s ,   with   a   f o cu s   o n   m a x im izin g   p o wer   o u tp u t,  was  in tr o d u ce d   in   s tu d y   [ 2 0 ] .   SMC 's  r o b u s tn ess   in   h an d lin g   n o n lin ea r   elec tr ical  s y s tem s   h as  m ad i p o p u lar   ch o ice  in   th is   d o m ain .   T h is   r esear ch   em p lo y s   n o n lin ea r   PMSG  m o d el  to   im p lem en SMC   co n tr o l.  T h p r im ar y   g o al  is   t o   r eg u late  s tato r   PQ  p o wer ,   as  well  as  v o ltag f r eq u e n cy ,   f o r   o p tim al  g r i d   in teg r atio n .   T h r esu lts   d em o n s tr ate  en h an ce d   s y s tem   r o b u s tn ess .   A   co m p r eh e n s iv m o d el  o f   a   v a r iab le - s p ee d   win d   tu r b in e   eq u ip p ed   with   PMSG  was  p r es en ted   in   s tu d y   [ 2 1 ] T h eir   co n tr o s tr ateg y   aim ed   to   o p tim ize  win d   p o wer   ca p tu r b y   em p l o y in g   f ield - o r ien ted   co n tr o ( FOC )   an d   an   id ea s p ee d   s etp o in d eter m in ed   b y   win d   co n d itio n s .   co m p ar ativ an aly s is   o f   PS an d   its   v ar ian ts   was  co n d u cte d   to   o p tim ize  PI  c o n t r o ller   g ai n s   at  c o n v e r g en ce .   T h r esu lts   in d icate d   th at   th e   PS O - b ased   co n tr o ller   ex h ib ited   i n f er io r   p e r f o r m an c m etr ics  ac r o s s   v a r io u s   e r r o r   cr iter ia  wh e n   c o m p ar e d   to   th ex p licitly   d ef in ed   co n tr o ller .   n o v el  s en s o r le s s   tech n iq u ca p ab le  o f   o p e r atin g   PMSGs   ac r o s s   wid s p ee d   r an g e   was   d ev elo p e d   in   [ 2 2 ] .   T h is   tech n i q u lev er ag es th cu r r en t c o n t r o ller s   o u tp u t w ith in   th s p ee d   co n tr o l lo o p .   T h is   s tu d y   in tr o d u ce d   an   o p p o s i tio n   p ar ticle  s war m   o p tim izatio n - s u p p o r v ec to r   r e g r es s io n   ( OPSO - SV R )   alg o r ith m   f o r   win d   s p ee d   p r ed ictio n   u s in g   h is to r ical   o f f li n d ata.   T h e   p r o p o s ed   ap p r o ac h   ad d r ess es  th e   ch allen g o f   s u p p o r v ec to r   r eg r ess io n   ( SVR )   p ar a m eter   o p tim izatio n   ac r o s s   b r o ad   win d   s p ee d   s p ec tr u m .   E m p lo y in g   OPSO  y ield s   f aste r   an d   m o r ac c u r ate  o p tim al  S VR   p ar am eter s .   T h e   d e v elo p e d   alg o r ith m   e x ce ls   at  r ap id   an d   p r ec is win d   s p ee d   esti m atio n   th r o u g h   s wif o p tim izatio n   a n d   tu n in g   o f   SVR   p ar am eter s .   I ac cu r ately   tr ac k s   r ea win d   s p ee d   v alu es  an d   is   s o v er eig n   o f   g e n er ato r   t u r b in c o n s tan ts   o r   to r q u e   m ea s u r em en ts .   T h u s ,   th e   ex p er im en tal  f in d in g s   c o n f ir m   o u ts tan d in g   p er f o r m an ce   in   p r ed ictin g   win d   s p ee d   an d   r o t o r   s p ee d .     An lio n   o p tim izer   ( AL O)   wa s   p r o p o s ed   t o   tu n t h p ar a m e ter s   o f   co n v en tio n al  PI   co n tr o ller   f o r   a   win d   en er g y   s y s tem   with   PMSG  [ 2 3 ] .   T h eir   aim   was  MPPT  wh ile  en h an cin g   f au lt  r id e - th r o u g h   p er f o r m an ce .   T h e   p r o p o s ed   m eth o d   ef f ec tiv ely   en h an ce d   lo v o ltag e   r id e   th r o u g h   ( L VR T )   p er f o r m an c e   wh ile  m ax im izin g   p o wer   ex t r ac tio n .   T h f in d in g s   d em o n s tr ate  s u b s tan tial  en h an ce m e n in   o v er all   s y s tem   d y n am ics  wh en   co n tr asted   with   th tr a d itio n al  PI  c o n tr o ller .   An   ad v an ce d   MPPT  s tr ateg y   co u p led   with   p itch   an g le  co n tr o was  in tr o d u ce d   in   [ 2 4 ] .   T h is   r esear ch   f o cu s es  o n   two   p r im ar y   o b jectiv es.  T h f ir s is   to   co o r d in ate  th g e n er ato r   an d   GSC   to   f o llo th o p tim al  win d   s p ee d   s etp o in d eter m in ed   b y   th MPPT   tech n iq u e.   T h s ec o n d   is   to   m itig ate  th ch atter in g   is s u in h er en i n   s tan d ar d   SMC   b y   in tr o d u cin g   n o v e l   s m o o th   co n tin u o u s   SMC   s tr ateg y .   Fu r t h er m o r e,   L y ap u n o v   s tab ilit y   an aly s is   v alid ates  th p r o p o s ed   s lid in g   m o d c o n tr o ller .   Simu latio n   r esu lts   u n d er s co r e   th c o n tr o ller 's  ef f ec tiv en ess   in   ac h ie v in g   p r ec is e,   s tab le  o p er atio n   with   m in im al  o u t p u t   cu r r en r ip p le.     2 . 2 .   Rev iew   T ab le  1   p r o v id es  an   o v er v iew  o f   s ev er al  c o n tr o llin g   m eth o d s   f o r   PMSG - b ased   W E C S.   I n itially ,   a   DNN  clas s if ier ,   wh ich   ca n   h an d le  u n s tr u ctu r e d   an d   u n lab eled   d ata,   was  r ec o m m en d ed   in   [ 2 5 ] .   Ho wev er ,   o v er f itti n g   r e m ain s   s ig n if ican ch allen g en co u n ter ed   i n   th is   ap p r o ac h .   Fu r th er m o r e,   th AI - AVO  m eth o d ,   d esig n ed   to   p r ev e n p r e m atu r co n v e r g en ce   an d   ac h iev o p tim al  s o lu tio n s ,   f ac es  ch alle n g es  s u ch   as  s lo co n v er g en ce   r ates,  h ig h   c o m p u tatio n al  d em a n d s ,   an d   s en s itiv ity   to   p ar am eter   s ettin g s   [ 1 9 ] .   L i k ewise,   th e   C W O s tr ateg y ,   p r esen ted   to   d ec r ea s p ar am eter   o p tim izat io n   tim e,   s till   r eq u ir es  s ig n if i ca n co m p u tatio n al  r eso u r ce s   to   d eter m in o p tim al  p ar am eter s   [ 2 0 ] .   Ad d itio n a lly ,   SMC   co n tr o l,  p r o p o s ed   f o r   en h a n ce d   s y s tem   p er f o r m an ce   an d   h ig h   r o b u s tn ess ,   en co u n ter s   th ch alle n g o f   t h ch atter in g   p h en o m en o n   [ 2 1 ] ,   [ 2 5 ] Similar ly ,   th PI+ PS s ch em e,   in tr o d u c ed ,   is   ea s y   to   im p le m en an d   co n v er g es  f aster   b u t   is   co m p u tatio n ally   ex p en s iv [ 2 2 ] .   I n   ad d itio n ,   t h OPSO - SV R   m o d el  s u g g ested ,   wh ich   o f f er s   b etter   p er f o r m an ce   an d   f aster   co n v er g en ce ,   is   co m p u tatio n al ly   in ten s iv an d   r eq u ir es  ca r e f u p ar am eter   t u n in g   f o r   o p tim al  r esu lts   [ 2 3 ] .   T h e   AL O - PI  s tr ateg y ,   d e v elo p ed ,   o f f er s   s u p e r io r   p er f o r m an ce   a n d   elim in ates  th n ee d   f o r   g r ad ien in f o r m atio n ;   h o wev er ,   m aj o r   d r aw b ac k   i s   its   s lo co n v er g en ce   a n d   is   co m p u tatio n ally   e x p en s iv e   [ 2 4 ] .   T h er ef o r e,   th is   r esear ch   en d ea v o r s   to   r eso lv th p r ev io u s ly   o u tlin ed   is s u es  an d   o p tim ize  W E C p er f o r m a n ce   th r o u g h   PMSG in teg r atio n .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   3 J u n e   20 25 :   2 5 9 9 - 2 6 1 5   2602   T ab le  1 .   Featu r es a n d   ch allen g es o f   PMSG - b ased   W E C S u s i n g   v ar i o u s   co n tr o llin g   s tr ateg i es   A u t h o r   [ c i t a t i o n ]   M e t h o d o l o g y   u t i l i z e d   F e a t u r e s   C h a l l e n g e s   S a l i m e     e t   a l .   [ 1 8 ]   F F O C     P o w e r   q u a l i t y   w i t h   l o w   h a r m o n i c   d i s t o r t i o n     S i mp l e   i m p l e me n t a t i o n     F a c e   c h a l l e n g e e s p e c i a l l y   i n   sy s t e m w i t h   f a st e r   d y n a mi c o r   u n d e r   e x t r e m e   l o a d   c o n d i t i o n s   C h i n a ma l l i   a n d   S a si k a l a   [ 1 9 ]   AI - AVO  a p p r o a c h     P r e v e n t s   p r e ma t u r e   c o n v e r g e n c e   a n d   a c h i e v e s   o p t i m a l   so l u t i o n s     H o w e v e r ,   t h e y   a l so   f a c e   c h a l l e n g e i n   t e r ms   o f   sl o w   c o n v e r g e n c e   r a t e s,   h i g h   c o mp u t a t i o n a l   d e m a n d a n d   s e n si t i v e   p a r a me t e r   s e t t i n g s   C h i n a ma l l i   a n d   S a si k a l a   [ 2 0 ]   C W O A   t e c h n i q u e     D e c r e a s e   p a r a m e t e r   o p t i m i z a t i o n   t i m e     D e t e r m i n i n g   o p t i ma l   p a r a m e t e r s c a n   b e   c o m p u t a t i o n a l l y   d e m a n d i n g   La a b i d i n e     e t   a l .   [ 2 1 ]   S M C   c o n t r o l     O f f e r s h i g h   l e v e l s   o f   r o b u s t n e ss f o r   e n h a n c e d   sy s t e m   p e r f o r ma n c e     A   si g n i f i c a n t   c h a l l e n g e   a s so c i a t e d   w i t h   S M C   i s t h e   c h a t t e r i n g   p h e n o me n o n   H a n n a c h i     e t   a l .   [ 2 2 ]   P I + P S O     Ea sy   t o   i mp l e me n t     C o n v e r g e s fas t e r     C o m p u t a t i o n a l l y   e x p e n s i v e   A b o - K h a l i l     e t   a l .   [ 2 3 ]   O P S O - S V R   mo d e l     B e t t e r   p e r f o r ma n c e     C o n v e r g e q u i c k l y     H o w e v e r ,   i t   i c o mp u t a t i o n a l l y   i n t e n s i v e   a n d   r e q u i r e s   c a r e f u l   p a r a m e t e r   t u n i n g   f o r   o p t i m a l   p e r f o r m a n c e .   H a r i d y     e t   a l .   [ 2 4 ]   A LO - P I   st r a t e g y     O f f e r s su p e r i o r   p e r f o r m a n c e     El i m i n a t e t h e   n e e d   f o r   g r a d i e n t   i n f o r mat i o n .     C o n v e r g e s s l o w l y     C o m p u t a t i o n a l l y   e x p e n s i v e   M a j o u t     e t   a l .   [ 2 5 ]   P S M C   c o n t r o l     O f f e r s h i g h   l e v e l s   o f   r o b u s t n e ss f o r   e n h a n c e d   sy s t e m   p e r f o r ma n c e     A   si g n i f i c a n t   c h a l l e n g e   a s so c i a t e d   w i t h   S M C   i s t h e   c h a t t e r i n g   p h e n o me n o n       3.   SYST E M   M O D E L   O F   P M SG - B A SE WI ND  T UR B I NE   G E NE R AT I O SYS T E M   B y   em p lo y in g   p er m a n en m ag n et  to   tr an s f o r m   th m e ch an ical  en er g y   g en e r ated   b y   th win d   tu r b in in to   AC   elec tr icity ,   th I PMSG  ac ts   as  g en er ato r .   T h g en e r ato r   tr a n s f o r m s   th m ec h an ical  r o tatio n   in to   elec tr ical  e n er g y   b y   u s o f   m a g n etic  f ield s .   A   g en er at o r ' s   elec tr ic  o u tp u t   m ay   r is with   an   i n cr ea s i n   lo ad   cu r r en o r   r o to r   s p ee d .   An   in s u lated - g ate   b ip o lar   t r an s is to r   ( I GB T ) - b ased   p u ls wid th   m o d u latio n   ( PW M)   co n v er ter   is   th en   u s ed   to   r ec tify   th is   AC   o u tp u in to   DC   p o wer ,   wh ich   is   th en   s en in to   DC   lin k .   A   PW co n v er ter   is   u s ed   to   m o d if y   th AC   o u tp u v o ltag es  o f   th I PMSG  in   o r d er   to   co n tr o its   p o wer   o u tp u t.   W ith   th aid   o f   an   ad d itio n al  en er g y   in v er ter ,   th is   en ab les  th I PMSG  to   d eliv er   AC   p o w er   in to   th g r id   o r   a   lo ad   wh ile  p r eser v in g   its   s tead y   v o ltag an d   f r eq u e n cy .   W h er ea s     d ef in es  th air   d en s ity ;     im p lies   th ar ea   s wep t in   th r o to r   b la d wh ich   is   = 2 ; L et  th r o to r   r ad iu s   b   in   m eter s ,     s tates  th W T   v elo city   an d     ch ar ac ter izes  th win d   p o wer   f ac to r   wh ic h   is   f u n cti o n   o f   tip   s p ee d   r atio   ( )   an d   t h b lad p itch   an g le  ( )   [ 2 6 ] W h ile     d em o n s tr ate  th win d   r o tatin g   s p ee d   in   r ad /s ec .   T h e   m ec h a n ical  o u tp u p o wer   o f   win d   is ,     = 1 2 3 ( , )   ( 1 )     = 0 . 5 ( 0 . 022 2 5 . 6 ) 0 . 17   ( 2 )     =     ( 3 )     3 . 1 .     M o dellin g   o f   I P M SG     T h d ev el o p ed   I PMSG  m o d el in g   s y s tem ,   wh ich   tak es  in to   co n s id er atio n   b o th   co p p er   lo s s   an d   co r e   lo s s   in   th s ta to r ,   is   s h o wn   in   Fig u r 1 .   Mo r eo v er ,   co r l o s s   attr ib u ted   to   h y s ter esis   an d   ed d y   cu r r en lo s s es   ar r ep r esen ted   b y   an   e q u iv ale n co r e - lo s s   r esis tan ce    .   Ad d itio n ally ,   p r o ce s s   is   d ev elo p ed   to   co m p u te  t h e   v alu o f    ,   wh ich   v ar ies lin ea r l y   with   I PMSG r o to r   s p ee d       ac co r d in g   to   th m o d el  in   [ 2 7 ] .      =       ( 4 )     wh er e,   = 0 . 2083   ( Ω /r p m ) .   B y   u s in g   p er m an e n m ag n et s   to   cr ea te  t h r o to r ' s   m ag n etic  f ield ,   a   PMSG  is   s y n ch r o n o u s   g en er ato r   th at  d o es  n o r e q u i r an   ex ter n al  DC   f ield .   T h i s   tech n o lo g y   o f f er s   s ev er al  a d v an tag es,  m a k in g   PMSG  p r ef er r ed   c h o ice  f o r   v ar io u s   ap p licatio n s .   T h e   b r u s h less   an d   s lip   r in g - f r ee   d es ig n   o f   th PMSG  en ab les  co m p ac t   s ize,   h ig h   r eliab ilit y ,   an d   r e d u ce d   m ec h a n ical  f r ictio n   lo s s es.  I ts   p o wer   d en s ity ,   o r   en er g y   o u tp u t p er   u n it v o lu m e,   is   o p ti m ized .   Ad d itio n ally ,   th e   PMSGs   ar m o r e   ef f icien t b ec au s th ey   d o   n o r e q u ir e   r o to r   p o wer   c o n v er s io n   o r   lo s s ,   wh ich   in cr ea s es  th g en e r ato r ' s   to tal  ef f icien cy   [ 2 7 ] .   Ad d itio n ally ,   PMSGs   h av a   g r ea ter   wo r k in g   r an g e ,   wh ich   en ab les  t h em   to   f u n ctio n   b etter   in   lo w   win d   s p ee d   s it u atio n s   wh en   o th er   g en er ato r   ty p es  ca n   h av e   tr o u b le.   B ec au s PMSGs   d o   n o t   d ep en d   o n   p o wer   elec tr o n i cs  o r   s lip   r in g s   f o r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Hyb r id   o p timiz a tio n   tu n ed   d e ep   n eu r a l n etw o r k - b a s ed   w in d     ( P r a s h a n t Ku ma r   S .   C h in a ma lli )   2603   co n tr o l,  th ey   also   h av b ett er   g r id   co m p atib ilit y ,   wh ich   lo wer s   m ain ten an ce   co s ts   an d   b o o s ts   s y s tem   d ep en d a b ilit y   [ 2 8 ] .           Fig u r 1 .   I PMSG sy s tem   m o d el       T h PMSG  m o d el  d ev elo p ed   in   th is   s tu d y   is   b ased   o n   s ev e r al  s im p lify in g   ass u m p tio n s   c o m m o n l y   em p lo y ed   to   r ed u ce   m o d el  c o m p lex ity   [ 2 9 ] ,   [ 3 0 ] .   First  o f   a ll,  k e y   ass u m p tio n   is   th ab s en ce   o f   m ag n etic  cir cu it  s atu r atio n .   Seco n d ly ,   n eg lectin g   ed d y   cu r r en t   lo s s es  an d   h y s ter esis   lin ea r izes  th f lu x - cu r r e n r elatio n s h ip .   Ad d itio n ally ,   s in u s o id al  m ag n eto m o tiv f o r ce   ( MM F)  d is tr ib u tio n   is   ass u m ed .   Giv en   t h s m o o th   p o le  d esig n ,   r o to r   d a m p in g   is   co n s id er ed   m in im al.   T h PMSG  s tato r   v o ltag e   eq u atio n s   ar e x p r ess ed   in   th d - q   s y n ch r o n o u s   r ef er e n ce   f r am e   [ 3 1 ] .     =    +     ( 5 )     =    +   +     ( 6 )     h er e,     d e f in es  th e   f lu x   lin k ag e   o f   PM;    an d     s tates  th d - q   v o l tag es  o f   th s tato r ;    ,    im p lies   th d - cu r r en t   o f   th e   s tato r  ,    d ep icts   t h in d u ctan ce   o f   d - q   a x is .   Ma g n etic  s atu r atio n   ca n   b e   in co r p o r ated   in to   th an aly s is   b y   m o d elin g     in   ter m s   o f   .   W h ile  w   d ef in es  p o s itiv co n s tan in teg e r ,   t h n o n lin ea r it y   in tr o d u ce d   b y   th I PMSG  s y s tem 's  s u s ce p tib ili ty   to   m ag n etic  s atu r atio n   lim its   th a p p licab ilit y   o f   lo s s   m in im izatio n   m eth o d s   an d   lin ea r   co n tr o th eo r y .   T o   o v er c o m th is   co n s tr ain t,  th s tu d y   e m p lo y s   n o n lin ea r   co n tr o l stra teg y .   T h e x p r ess io n   f o r   th elec tr o m ag n etic  to r q u is   g iv en   b y   ( 7 ) ,   ( 8 ) ,     =  | |     ( 7 )      = 3 4 [  + ( )   ]   ( 8 )     3 . 2 .     M a x im izing   wind   t urbi ne  o utput   T o   m ax im ize  en er g y   o u tp u t   ,   th win d   t u r b in e' s   r o tatio n al  s p ee d   is   ca r ef u lly   co n tr o lled .     Acr o s s   r an g o f   win d   s p ee d s ,   th s y s tem   ca n   m ax im ize   its   ef f icien cy   b y   m ai n tain in g   th i d ea tip   s p ee d   r atio   .   T h is   y ield s   h ig h   m ec h an ical  o u tp u en e r g y   f r o m   th win d   tu r b in e.   As  in d icate d   b y   ( 9 ) ,   th e   id ea l   I PMSG  r o to r   s p ee d   is   d ir ec tly   p r o p o r tio n al  to   win d   s p ee d ,   with   th co n s tan   co n s tr ain ed   b y   win d   t u r b in e   lim itatio n s   [ 3 2 ] .     0 =     ( 9 )     3 . 3 .     Co pp er   a nd   co re   lo s s   re du ct i o n in IPM SG   T h er ar e   f o u r   ty p es  o f   PMS lo s s es:  m ec h an ical,   s tr ay - lo ad ,   c o r e,   a n d   s tato r   c o p p e r .   Of   th ese,   s tato r   cu r r en f u n d a m en tals   d i r ec tly   af f ec an d   co n t r o o n ly   s tato r   co p p er   a n d   c o r lo s s es.  C o n s eq u en tly ,   th is   p ap er   d eter m in es  th e   I PMSG’ s   m ax im u m   ef f icien cy   p o in t h r o u g h   a n   o f f lin e   n o n lin ea r   o p tim izatio n   p r o ce s s   aim ed   at  m in im izin g   co m b i n e d   co p p er   a n d   co r l o s s es.  wh e r ea s ,   = 0 . 246 = 0 . 1764    s ig n if ies  th   DC   lo ad       I n v er ter   an d   Gr id   W in d   T u r b in e     Gea r   B o x   IP M S G   P W co n v er ter   a   -   +   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   3 J u n e   20 25 :   2 5 9 9 - 2 6 1 5   2604   o v er all     s ig n als,    d ef in es  th e   o p tim al  v alu with   a   lo wer   b o u n d   o f   - 5 0   an d   h ig h er   b o u n d   o f   1 0 .     s y m b o lizes  th b est  v alu e   with   a   h ig h e r   lim it  o f   3 0   an d   lo wer   lim it  o f   6 .     an d      b t h s t ato r   r esis tan ce   an d   co r e - l o s s   r esis tan ce .   Mo r eo v er ,     s tates   th v is co u s   d am p in g   co ef f icien in   Kg   s q u a r m etr e/s;      in d icate s   th in p u m ec h an ica to r q u e.   W h er ea s ,      an d     s tates  th co p p er   as  well  as  co r lo s s es  [ 3 0 ]    an d      im p lies   th m ax im al  I P MSG  cu r r en t a n d   v o ltag es.   Mi n im al  lo s s ,      =  +   ( 1 0 )     Su b jecte d   to      = 1 . 5 ( 2 + 2 )   ( 1 1 )     = 1 (  2 +  3 +  4 )   ( 1 2 )     = 3 + 2 2  2 2 4  2 ( +  )   ( 1 3 )      = = ( 0 . 2083 / 60 ) ( 1200 / 60 )   ( 1 4 )     = 2 = 6 ( 1200 / 60 ) 2   ( 1 5 )     = = 20 . 5822 1 0 3 6 . 24 1 0 3   ( 1 6 )     = 3 ( ( 2 2 ( +  ) 2 ) + ( 1 + ) ( 2  ) ( ( 2 2 2 5 3 2 ) ( +  ) ) )   ( 1 7 )     = ( ( 3 2 2 ) + ( 3 2 4 2 ) ( +  ) ( 1 + ) )   ( 1 8 )     = ( 2 3 ) + ( 5 3 2 ) ( +  )   ( 1 9 )       = ( 2 2 2 3 2 )   ( 2 0 )     = 1 . 5 (  2 +  2 )  ( )   ( 2 1 )     = 1 . 5 2 [ (  + ) 2 + ( ( )  ) 2 ] /  ( )   ( 2 2 )     Fro m   ( 1 ) - ( 3 ) ,   ( 7 )   an d   ( 8 )     = ( )    ( 2 3 )     = +  +     ( 2 4 )      = ( ) /  ( )     ( 2 5 )      = ( ) /  ( )     ( 2 6 )        = 0     ( 2 7 )       = 0 /     ( 2 8 )     = / 2     ( 2 9 )     2 + 2  2     ( 3 0 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Hyb r id   o p timiz a tio n   tu n ed   d e ep   n eu r a l n etw o r k - b a s ed   w in d     ( P r a s h a n t Ku ma r   S .   C h in a ma lli )   2605   2 + 2  2   ( 3 1 )     3 . 4 .   Da t a s et   co llect io n   Fo llo win g   th d ata  co llectio n   m eth o d o lo g y   o u tlin ed   in   p ap er ,   th is   s tu d y   em p lo y s   two   d atasets   co r r esp o n d in g   to   r o to r   s p ee d s   o f   5 0   an d   1 0 0   r p m   [ 3 3 ] .   T h p r im ar y   f o cu s   is   to   an aly ze   th co r lo s s es  ass o ciate d   with   th ese  r o to r   s p ee d s ,   alo n g   with   d eter m i n in g   o p tim al  p ar am eter s .   T o   ac h ie v th is ,   k ey   m etr ics  s u ch   as  q u ad r atu r cu r r e n   an d   tip   s p ee d   r atio     wer ca r ef u lly   r ec o r d e d   f o r   r an g o f   r o to r   s p ee d s ,   p r o v id i n g   c o m p r e h en s iv u n d er s tan d in g   o f   p e r f o r m an ce   d y n am ics.     3 . 5 .   Da t a   pre - pro ce s s ing   Data   n o r m aliza tio n   is   p r ep r o ce s s in g   tech n iq u th at  t r an s f o r m s   n u m er ical  f ea t u r es  in to   co m m o n   s ca le.   T h is   p r o ce s s   is   e s s en ti al  to   p r o v id f ea t u r es  with   h ig h er   v alu es  f r o m   d o m i n atin g   ca lcu latio n s .   B y   s tan d ar d izin g   th d ata,   we   r e d u ce   b ias  to war d s   p ar ticu lar   v ar iab les  b y   s tan d ar d izin g   th d ata,   g u ar a n teein g   th at  ea ch   ch ar ac ter is tic  co n tr i b u tes  f air ly   to   th a n aly s is .   Data   n o r m aliza tio n   is   cr itical  p r ep r o ce s s in g   s tep   in   th d ev el o p m en t   o f   r o b u s D NN.   E x ten s iv r esear c h   h as  h i g h lig h ted   its   r o le  i n   en h an cin g   m o d el  ac cu r ac y .   wid ely   em p lo y ed   n o r m aliza ti o n   m eth o d   is   m i n - m ax   s ca lin g ,   wh ich   lin ea r ly   tr a n s f o r m s   d ata  to   s p ec if ie d   r an g e,   ty p ically   b etwe en   0   an d   1   [ 3 3 ] .   W h er ea s ,      s im u lates th n o r m aliza tio n   s ig n al  an d     in d icate s   th e   co llectio n   o f   s ig n als ac r o s s   all  ch ar g in g   cy cles.      =          ( 3 2 )     3 . 6 .   Dee p neura l net wo rk   DNN  ar ch itectu r co m p r i s es  an   in p u lay er ,   f o llo wed   b y   o n o r   m o r h id d en   la y er s ,   an d   cu lm in atin g   i n   a n   o u tp u t   lay er   as  d e p icted   in   Fig u r e   2 ( a) [ 3 4 ] .   E ac h   lay er   co n tain s   in t er co n n ec ted   n o d es,  f o r m in g   h ier ar ch ical  s tr u c tu r e.   I n f o r m atio n   p r o p a g ates  f o r war d   th r o u g h   th ese  lay er s ,   g en er atin g   th e   p r ed icted   tar g et  v alu es  at  th o u tp u lay e r   as  in   Fig u r e   2 ( b ) .   As  s h o wn   in   ( 3 3 )   an d   ( 3 4 )   o u tlin t h e   m ath em atica co m p u tatio n   o f   th tar g et  v alu b ased   o n   in p u v ar iab les.  Her e,   1   an d   2 r ep r esen in p u f ea tu r es,  wh ile 1   an d   2 d en o te   h id d en   lay e r   n o d v alu es.  T h ac tiv atio n   f u n ctio n tr an s f o r m s   th ese  v alu es.  T h f in al  o u tp u o r   p r ed icted   v alu is   r ep r esen ted   b y   ̂ ,   wh ich   is   in f lu en ce d   b y   weig h ts   ( )   an d   b iases   ( ap p lied   th r o u g h o u th n etwo r k T h weig h ted   s u m   o f   th in p u ts   is   co n v er ted   in to   n o n - li n ea r   o u tp u v ia  th ac tiv atio n   f u n ctio n .   co m m o n ly   em p lo y e d   ac tiv atio n   f u n ct io n   in   r eg r ess io n   m o d els  is   th R ec tifie d   L in ea r   Un it  ( R eL U)   [ 3 5 ] .   th r esh o l d   o f   ze r o   is   ap p lied   b y   t h n o n - lin ea r   ac tiv atio n   f u n ctio n   R eL U.   I f   th in p u t   ( ) is   n eg ativ e,   it r etu r n s   ze r o .   Oth er wis e,   it r etu r n s   th in p u t v alu u n ch a n g ed .     1 = ( 1 11 + 2 21 + 1 ) 2 = ( 2 12 + 2 22 + 2 ) }     ( 3 3 )     ̂ = ( 1 31 + 2 32 + 3 )   ( 3 4 )     = { < 0 ( ) = 0 0 ( ) =     ( 3 5 )           ( a)   ( b )     Fig u r 2 .   Ov e r v iew  o f   th DN m o d el  an d   its   o u tp u ( a)   s tr u ctu r o f   t h DNN  m o d el  a n d   ( b )   p r e d icted   o u tp u o f   th DNN   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   3 J u n e   20 25 :   2 5 9 9 - 2 6 1 5   2606   T o   en h a n ce   m o d el  ac cu r ac y ,   th b ac k p r o p a g atio n   al g o r it h m   iter ativ ely   ad j u s ts   lay er   weig h ts   b y   m in im izin g   th d is cr ep a n cy   b etwe en   p r ed icted   a n d   ac tu al   v alu es  [ 3 6 ] .   T h is   o p tim izatio n   p r o ce s s   in v o lv es  ca lcu latin g   th e r r o r   f u n ctio n ' s   g r ad ien u s in g   g r ad ien d e s ce n t,  s u b s eq u en tly   u p d atin g   n eu r o n   weig h ts   to   r ed u ce   t h o v er all  e r r o r .   T h e   p r o p o s ed   m eth o d o lo g y   u tili ze s   co r lo s s   an d   r o to r   s p ee d   as   in p u p a r am eter s   f o r   DNN  m o d el,   w h ile  th c o r r e s p o n d in g   tip   s p ee d   r atio     an d   q u ad r atu r cu r r en t     ar e   d esig n ated   as  tar g et  o u tp u ts .   T o   o p tim ize  th m o d el's  p er f o r m a n ce   a n d   m a x im i ze   win d   p o wer   g en er atio n ,   th h y b r id   L y r eb ir d - b ased   co ati  o p tim izatio n   ( L B - C OA)   alg o r ith m   is   em p lo y e d   t o   r ef in r elev an t m o d el  p a r am eter s .       4.   P ARAM E T E T UNING   V I H YB RID  LB - CO A L G O RIT H M   4 . 1 .     O bje ct iv f un ct io n   T h e   s t u d y   ai m e d   t o   o p tim iz e   PMS G - b ase d   W E C S   b y   i n te g r ati n g   d e ep   lea r n i n g   a n d   o p tim i za t i o n   alg o r it h m s .   T h e   wei g h ts   o f   t h D NN   cl ass i f ie r   a r e   o p ti m al l y   t u n ed   u s i n g   a   p r o p o s e d   h y b r i d   L B - C OA.   T h is   alg o r it h m   s e r v es  as   t h e   o b j ec ti v e   f u n c ti o n ,   e n s u r in g   t h a th s o l u ti o n   b o u n d s   r e m ai n   wi th in   t h e   r a n g e   o f   0   to   1 .   B y   le v e r a g i n g   t h is   p r o p o s ed   L B - C OA   a p p r o a ch ,   t h e   s t u d y   ai m s   to   en h a n ce   t h e   ac c u r a cy   an d   e f f ici en c y   o f   t h e   DNN  cl ass i f ie r ,   d e m o n s tr ati n g   t h e   e f f ec ti v e n ess   o f   th L B - C OA   i n   o p ti m i zi n g   co m p l ex   n e u r al   n et wo r k   p a r a m e te r s .   T h ef f ec ti v en ess   o f   t h o p ti m i za t io n   was   ev al u ate d   t h r o u g h   s i m u la ti o n s   c o m p a r i n g   th s y s t em s   p e r f o r m a n c wit h   th e x is ti n g   m o d els   li k e   DNN - PMS G ,   l y r e b i r d   o p ti m i za t io n   al g o r ith m   +   d ee p   n e u r al   n et wo r k s   ( L O A+ DN N ) co ati  o p ti m iz ati o n   a lg o r it h m   +   d e e p   n e u r al   n etw o r k s   ( C OA +D N N ) s a n d   c at  s w ar m   o p ti m iz ati o n   +   d ee p   n e u r a n et wo r k s   ( SC SO+D NN ) ,   a n d   ze b r a   o p t im iza ti o n   a lg o r it h m   +   d e ep   n e u r al   n etw o r k s   ( Z O A+ D NN [ 3 4 ] ,   [ 3 7 ] [ 4 0 ] .     4 . 2 .     Dev elo ped hy brid L B - CO t ec hn iqu e   L OA  [ 3 7 ]   is   p o p u latio n - b ased   m etah eu r is tic  tech n iq u e   em p lo y in g   p o p u latio n   o f   ar tific ial  ly r eb ir d s .   T h L y r eb ir d   o p ti m izatio n   alg o r ith m   ( L OA)   c an   b ap p lied   to   v ar i o u s   ty p es  o f   o p tim izatio n   p r o b lem s ,   p ar ticu la r ly   th o s in v o lv in g   co m p le x ,   h ig h - d im e n s io n al,   an d   n o n lin ea r   o b jectiv f u n ctio n s .   E ac h   ly r eb ir d   r ep r esen ts   p o ten ti al  s o lu tio n ,   ch ar ac ter ize d   b y   its   p o s itio n   with in   th e   p r o b lem   d o m ain .   E ac h   ly r eb ir d ' s   b eh av io r   ca n   b m o d elled   as  p o in i n   d ec is io n   s p ac e.   T h h y b r i d   L B - C OA  is   an   ad v an ce d   m o d if icatio n   o f   th b asic  L O m eth o d .   I c o m b in es  th e   p r in cip les  o f   t h L OA  with   a n o th er   o p tim izatio n   tech n iq u e,   co ati  o p tim izatio n   alg o r ith m   ( C OA) ,   to   e n h an ce   p er f o r m an ce .   W h ile  th e   b asi L OA  is   ef f ec tiv e   f o r   s ea r ch in g   g lo b al  o p tim a,   it  m ay   s tr u g g le  with   l o ca co n v er g en ce   in   ce r tain   co m p lex   o p tim izatio n   p r o b lem s .   B y   in teg r atin g   C OA,   th L B - C OA  h y b r id   im p r o v es th ex p lo r atio n   an d   ex p lo i tatio n   b alan ce .       4 . 3 .     L O s t a t is t ica l m o del   T h d ev elo p ed   L OA  tech n iq u d y n am ically   ad j u s ts   p o p u lat io n   m em b er   p o s itio n s   at  ea ch   iter atio n   b y   s im u latin g   th e   ly r e b ir d ' s   b e h av io r   in   r esp o n s e   to   p er ce iv e d   th r ea ts .   I n s p ir e d   b y   th l y r e b ir d ' s   b eh av io r ,   th e   p o p u latio n   u p d ate  in v o l v es  two   p r im ar y   ac tio n s escap in g   an d   h id in g .   Fig u r 3   d en o t es  th f lo wch ar o f     LB - C OA  ap p r o ac h .   T h L OA  alg o r ith m   s im u lates   th ly r eb ir d ' s   s tr ateg ic  ch o ice   b etwe en   f leei n g   a n d   h id in g   w h en   f ac e d   with   d an g er ,   m o d eled   b y   ( 3 6 ) .   C o n s eq u en tly ,   ea ch   L OA  p o s itio n   is   ad ju s ted   in   ea ch   iter atio n   d ep en d in g   o n   o n o f   th two   p h ases .   W h er e,      d ef in es th ar b itra r y   c o u n t w i th in   th r an g [ 0 , 1 ] .   Up d ate  p r o ce s s   f o r     : {     1 ,  0 . 5     2 ,      ( 3 6 )     Stag 1 : stra teg y   f o r   escap in g   ( ex p lo r e d   lev el)   Du r in g   th is   L OA  lev el,   p o p u latio n   m em b er s   ar r ep o s itio n ed   with in   th s ea r c h in g   s p ac b y   m im ick in g   th e   ly r e b ir d ' s   escap f r o m   p er ilo u s   l o ca tio n   to   s af er   g r o u n d s .   Sig n if ican t   p o s itio n al  alter atio n s   ar ca u s ed   b y   th is   d y n am ic  m o v em en t,  wh ich   im p r o v es  th alg o r ith m ' s   ab ilit y   to   s ea r ch   g l o b ally   b y   en a b lin g   it  to   in v esti g ate  v ar io u s   ar ea s   o f   th s o lu tio n   s p ac e.   Peo p le  c h o o s p o p u latio n   m em b e r s   with   h ig h e r   o b jectiv e   f u n ctio n   v alu es  as  p r ef er r e d   tar g et  lo ca tio n s   in   th L OA  f r a m ewo r k .   T h ese  id e n tifie d   p o s i tio n s   co n s titu te  th s af ar ea   s et  f o r   ea ch   m em b er ,   ca lcu lated   u s in g   ( 3 7 ) .     = { , <      { 1 , 2 , . . , }     ( 3 7 )     wh ile,   = 1 , 2 , . . . , .   At  th is   tim e,     d ef i n es  th s af est  ar ea   s et  f o r     ly r eb i r d   im p lies   th   m atr ix   with   th   r o with   an   o b jectiv f u n ctio n   o f     wh ich   is   b etter   th an   th e     L OA  m em b er .   T h L OA   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Hyb r id   o p timiz a tio n   tu n ed   d e ep   n eu r a l n etw o r k - b a s ed   w in d     ( P r a s h a n t Ku ma r   S .   C h in a ma lli )   2607   alg o r ith m   s im u lates  r an d o m   escap o f   th ly r eb ir d   to   o n e   o f   th id en tifie d   s af ar ea s .   n ew  lo ca tio n   f o r   ea ch   p o p u latio n   m em b e r   is   co m p u ted   d e p en d in g   o n   th is   s im u lated   d is p lace m en ac co r d i n g   to   ( 3 8 ) .   I f   th n ew   p o s itio n   y ield s   an   im p r o v e d   o b jectiv f u n ctio n   v alu e ,   it c h a n g es th ea r lier   p o s itio n   ac co r d in g   to   ( 3 9 ) .     , 1 = , +  , . ( , , , )     ( 3 8 )     = { 1 , 1 ,  ,     ( 3 9 )     I n   th is   co n tex t,    d en o tes  th ch o s en   s af ar ea   f o r   th i th   ly r eb ir d ,   with   ,   r ep r esen tin g   its   p th   d im en s io n al  co o r d in ate.   1   s ta tes  th n ewly   co m p u ted   lo c atio n   o f   th   ly r eb ir d   ac co r d in g   to   th e   p r o p o s ed   L OA' s   escap m ec h an is m .   1   ca lcu lates  th o b jectiv f u n ctio n al  v al u e,    ,   r ep r esen th e   ar b itra r y   c o u n t a m o n g   0   an d   1 ,   wh ile  ,   d ef in es th r an d o m ly   ass ig n ed   v alu es o f   eith er   1   o r   2 .           Fig u r 3 .   Flo wch ar o f   L B - C OA  tech n iq u e       Stag 2 : stra teg y   f o r   h id in g   ( e x p lo ited   lev el)   T h is   L OA  p h ase  em u lates  th e   ly r eb i r d ' s   s tr ateg y   o f   co n ce ali n g   its elf   with in   its   im m ed iate   s af zo n e.   B y   m eticu lo u s ly   ex am in in g   t h s u r r o u n d in g   e n v ir o n m en an d   m ak in g   in cr em en tal  m o v em en ts   to war d s       S t a rt   S pe c i fy  p robl e m   d e fi n i t i on :   i nput   v a ri a bl e s ,   opt i m i z a t i on   go a l ,   a nd   l i m i t a t i ons .   S e t   popul a c e   s i z e   a nd   i t e r a t i on   c ou nt   Ra ndo m l y   i ni t i a l i z e   t h e   popu l a ce   m a t r i x     O bt a i t he   n e w   L O A   l oc a t i on   t hrou gh  Eq n .   ( 40 )   E s t a b l i s h   a   s e t   o c a nd i d a t e   s a fe   s po t s   fo r   t he   p t h   l yre b i rd   t hr ough   E q n.   ( 37 )   O bt a i t he   n e w   L O A   l oc a t i o n     t hrough   E q n .   ( 38 )   M odi fy   by   Eq n.   ( 41 )     M odi fy   by   Eq n.   ( 39 )       S a ve   opt i m a l   ou t c o m e           P ri nt   i d e a l   s o l ut i on     E nd    Ye s   No   Ye s   No   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   3 J u n e   20 25 :   2 5 9 9 - 2 6 1 5   2608   s u itab le  h id in g   s p o t,  t h alg o r ith m   r ef in es  its   p o s itio n   s u b tl y .   T h e   b e h av io r   o f   th e   p r o ce s s   o f   escap in g   f r o m   p r ed ato r s   ar s am f o r   b o th   L OA  an d   co ati   o p tim izatio n   ( i.e . , )   ex p l o itatio n   p h ase.   T h e r ef o r e,   c o ati  [ 3 8 ]   is   b est  s u ited   f o r   escap in g   th r o u g h   s o cial  b e h av io r ,   clim b in g   a n d   d e f en s iv a g g r ess io n .   I ca n   lev er a g its   s o cial  s tr u ctu r f o r   in cr ea s ed   v i g ilan ce   an d   ca n   q u ick ly   m o v to   a   s af p lace   if   th r ea ten ed .   So   b ased   o n   th ab o v e   s tr ateg y   th e x p lo itatio n   p h ase  eq u atio n   o f   c o ati   is   u s ed   in   th L OA  tech n i q u n am ed   as  ly r eb ir d   o p tim izatio n   alg o r ith m - b ased   co ati   o p tim iz atio n   ( L B - C OA)   alg o r ith m .     , 2 = , + ( 1 2  ) . (  +  . (   ) )         ( 4 0 )     wh ile,      = /     = /    = { 2 , 2 ,  ,   ( 4 1 )     wh ile,   2   in d icate   th cu r r e n lo ca tio n   d ep en d in g   o n   th L OA   h id in g   s tr ateg y .   T h o b jectiv f u n ctio n   v alu 2   is   ass es s ed   f o r   th is   n ew  p o s itio n .      s tates  th ar b itra r ily   ch o s en   b o u n d   with in   [ 0 , 1 ]   a n d      b th e   iter atio n   co u n t.   Alg o r ith m   1   d ep icts   th p s eu d o co d o f   th p r esen ted   L B - C OA  s tr ateg y .       Alg o r it h m   1 .   Ps e u d o c o d e   o f   L B - C OA    Provide problem definition: input variables,  optimization goal, and limitations.   Se t   po pu la c si ze   an i te ra t io n (  )   Randomly initialize the populace matrix    , + . ( )   Calculate the fitness   Ascertain the most suitable option   Fo r    = 1                      Fo r   = 1     Id e nt i fy  t h ly re b ir d' s  d ef e ns i ve  t a ct ic  a g ai ns t   pr e da t io u ti li zi n Eq n (3 6 )   If   0 . 5   (S ta ge   1)   Establish a set of candidate safe spots for the  p th   lyrebird through Eqn. (37)   Obtain the new LOA location through Eqn.   (38)   Modify the LOA member's  position by Eqn. (39)   el s ( St ag e  2 )   Obtain the new LOA location through Eqn.   (40)   Modify the LOA member's position by Eqn. (41)   en d  i f   en d  w h il e   en d  ( F or   = 1   )   Sa v t he  o p ti ma o ut co m e   en d  ( F or    = 1       )   Ou t pu t  t he   op ti ma l  r es u lt  w i th i LO A   en d  L O A       5.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O NS   5 . 1 .   E x perim ent a l set up   Simu lin k   m o d el,   as  s ee n   i n   Fig u r 4 ,   was  u s ed   to   p r o d u ce   d ata  f o r   m an a g in g   P MSG - b ased   W E GS  co n s tr u cted   in   th e   M AT L AB   2 0 2 1 b   en v ir o n m en t   in   o r d er   to   ev alu ate   th e f f ica cy   o f   th e   s u g g ested   LB - C OA  DNN  tech n iq u e.   A   p er f o r m an ce   co m p a r is o n   was  co n d u cte d   b etwe en   th e   o b tain ed   r esu lts   an d   th o s o f   alter n ativ a p p r o ac h es  s u c h   as  DNN - PMSG,  L OA+ DN N,   C OA+ DNN,   S C SO+ DNN ,   an d   Z OA+ DNN  [ 3 4 ] ,   [ 3 7 ] [ 4 0 ] .   T o   h ig h lig h t   th ef f icien cy   o f   t h s u g g es ted   co n tr o m eth o d ,   th d y n a m ic  b eh av i o r   a n d   s tead y - s tate  o f   th W T s y s t em   is   ex am in ed   in   th is   s ec tio n   f o r   lear n i n g   r ates  o f   7 0 %,  8 0 %,  an d   9 0 %.  th o r o u g h   ev alu atio n   o f   th m o d el' s   p er f o r m an ce   was  d is p lay ed   u tili zin g   r an g o f   er r o r   m etr ics,  s u ch   as  “m ea n   a b s o lu te  er r o r   ( MA E ) ,   m ea n   s q u ar e d   e r r o r   ( MSE ) ,   r o o m ea n   s q u ar ed   er r o r   ( R MSE ) ,   m ea n   ab s o lu t e   p er ce n tag e   er r o r   ( MA PE) ,   m e an   ab s o lu te   r elativ e   er r o r   ( M AR E ) ,   m ea n   s q u ar ed   r elativ e   er r o r   ( MSR E ) ,   an d   r o o m ea n   s q u ar e d   r elativ e r r o r   ( R MSR E ) , ”  wh ich   co n f i r m ed   its   ac cu r ac y .   I n   ad d itio n ,   th co n v er g en ce   g r ap h   a n d   th e   co m p u tatio n al  ti m h av also   b ee n   an aly z ed   in   co m p ar is o n   with   th tr ad itio n al  m o d els.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.