Magnetic levitation of a light cylindrical-shape mass with control of damping of the transition-state vibrations

• Autorzy: Olejnik P. , Awrejcewicz J.

Warianty tytułu

PL

Lewitacja magnetyczna lekkiej masy o kształcie cylindrycznym z kontrolą tłumienia oscylacji stanu przejściowego

• Konferencja: Symposium “Vibrations In Physical Systems” (24 ; 11-15.05.2010 ; Będlewo koło Poznania ; Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Development in the direction of future applications of fast and accurate position control systems used in optoelectronics, computer hardware, precision machining, robotics and automobile industry stimulates high engagement in creation of non-conventional implementations [1, 2]. The work presents a numerical analysis devoted to that domain basing on a non-contact (frictionless) fixing of some cylindrical-shape’s mass in an alternating magnetic field. These considerations precede identification of electromagnet parameter and created by it magnetic field in the real experimental realisation of the problem shown on a photo in Fig 1. The mass levitates in field generated by the electromagnet’s system sourced by voltage of 12V. Next to the numerical algorithm of voltage feedback there has been even used a modified PID control [2] of transition state’s oscillations of the levitated light mass that are recorded until it reaches the stable equilibrium position. Results of the experiments have been presented on time-history charts of h(t) displacement measured between themselves faced surfaces of the electromagnet’s core and surface of the levitated mass.

PL

Rozwój w kierunku przyszłych aplikacji szybkich i dokładnych układów pozycjonujących stosowanych w optoelektronice, sprzęcie komputerowym, obróbce precyzyjnej, robotyce czy też przemyśle samochodowym wzmaga wysokie zaangażowanie w tworzenie implementacji niekonwencjonalnych. Praca przedstawia analizę numeryczną dotyczącą tego obszaru zastosowań bazującą na bezkontaktowym podwieszeniu pewnej przewodzącej masy o kształcie cylindrycznym w zmiennym polu magnetycznym. Rozważania te poprzedzają identyfikację parametrów elektromagnesu oraz wytworzonego przez niego pola elektromagnetycznego na rzeczywistym stanowisku doświadczalnym pokazanym na fotografii na rysunku 1. Masa lewituje w polu magnetycznym generowanym przez układ elektromagnesu zasilany napięciem 12V. Algorytm numeryczny obok sprzężenia napięciowego zawiera także zmodyfikowaną kontrolę typu PID oscylacji w stanie przejściowym lewitującej masy o mały ciężarze poprzedzającym osiągnięcie przez nią stabilnego położenia równowagi. Wyniki tych doświadczeń pokazano na wykresach czasowych przemieszczenia h(t) zmierzonego pomiędzy skierowanymi do siebie powierzchnią rdzenia elektromagnesu i powierzchnią lewitującej masy.

Słowa kluczowe

EN

decaying vibrations; magnetic levitation; numerical control; experimental rig

PL

drgania rozkładające; lewitacja magnetyczna; sterowanie numeryczne; stanowisko badawcze

• Wydawca: Poznan University of Technology. Institute of Applied Mechanics
• Czasopismo: Vibrations in Physical Systems
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 24
• Strony: 301--306
• Opis fizyczny: Bibliogr. 4 poz.

Twórcy

autor

Olejnik P.

• Department of Automation and Biomechanics, Faculty of Mechanical Engineering of the Technical University of Łódź, 1/15 Stefanowski St., 90-924 Łódź, Poland

autor

Awrejcewicz J.

• Department of Automation and Biomechanics, Faculty of Mechanical Engineering of the Technical University of Łódź, 1/15 Stefanowski St., 90-924 Łódź, Poland

Bibliografia

• 1. J. Ackermann, Robust control,Springer-Verlag, 1993.
• 2. M. Aliasghary, et al., Sliding mode control of magnetic levitation system using radial basis function neural networks, IEE XPlore, RAM (2008), 467-470.
• 3. A. Green, K.C. Craig, Robust, design, nonlinear control of magnetic-levitation systems, Journal of Dynamics, Measurement and Control 120(4),(1998), 488-495.
• 4. A. Piłat, Active magnetic suspension and bearing. Modeling and simulation, InTech Education and Publishing, Vienna, (2008), 453-470.

Uwagi

This paper has been financially supported by Master Program of the Foundation of Polish Science and the grant of the Ministry for Science and Higher Education for years 2010-2012