Control of a Finite Element Based Dynamic System

• Autorzy: Marcsa D. , Kuczmann M.

Warianty tytułu

PL

Sterowanie systemu dynamicznego bazujące na metodzie elementów skończonych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the formulation of the circuit-coupled finite element method embedded in closed loop control system. The controller checks the output of the dynamic system after each time step and controls the input (current or voltage) to reach the steady state faster. The analysed dynamic systems are a voltage fed solenoid with iron core, and a three phase switched reluctance motor. The results of the voltage driven solenoid are compared with the results from the analytical model. The control parameters for the proportional-integral-derivative controller were estimated using the step response of the solenoid. The controller of switched reluctance motor is a speed and position based control logic.

PL

W artykule zaprezentowano sformułowanie sprzężone obwodowo-elementowoskończeniowe wykorzystanoe w systemie sterowania z zamkniętą pętlą. Kontroler sprawdza wyjście z systemu dynamicznego po każdym kroku czasowym i steruje wejście (prąd lub napięcie) w celu szybszego dojścia do stanu ustalonego. Analizowane systemy dynamiczne są napięciowo zasilanymi solenoidami z rdzeniem żelaznym w połączeniu z trójfazowym przełączalnym silnikiem reluktancyjnym. Wyniki otrzymane dla układu napędowego porównane zostały z wynikami otrzymanymi w modelu analitycznym. Parametry sterowania sterownika różniczkowo-całkowego zostały estymowane za pomocą analizy skokowej odpowiedzi solenoidu. Sterownik silnika reluktancyjnego przełączalnego bazuje na logice sterowania szybkości i położenia.

Słowa kluczowe

EN

finite element formulation; closed loop control; PID control; switched reluctance motor

PL

sformułowanie elementów skończonych; sterownik PID; przełączalny silnik reluktancyjny

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 91, nr 12
• Strony: 155--158
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Marcsa D.

• Széchenyi István University, Department of Automation, Laboratory of Electromagnetic Field, Egyetem tér 1, H-9026 Győr, Hungary

autor

Kuczmann M.

• Széchenyi István University, Department of Automation, Laboratory of Electromagnetic Field, Egyetem tér 1, H-9026 Győr, Hungary

Bibliografia

• [1] Aström K. J., Murray R. M. Feedback systems - An introduction for scientist and engineers, New Jersey, Princeton University Press, 2008.
• [2] Keviczky L., Bars R., Hetthéssy J., Barta A., Bányász Cs. Control engineering, (in Hungarian) Győr, Széchenyi University Press, 2011.
• [3] Kuczmann M., Iványi A. The finite element method in magnetics, Budapest, Akadémiai Kiadó, 2008.
• [4] Bastos J. P. A., Sadowski N. Electromagnetic modeling by finite element methods, New York, Marcel Dekker, Inc, 2003.
• [5] Kanerva S., Simulation of Electrical Machines, Circuits and Control Systems Using Finite Element Method and System Simulator, Ph.D dissertation, Helsinki University of Tehcnology, (2005) pp. 1–92.
• [6] Chen J., Zhu J., Guo Y. A 2-D nonlinear FEA tool embedded in Matlab/Simulink surrounding for application of electromagnetic field analysis in power converters, Proceedings of International Conference on Electrical Machines and Systems, 8-11 October 2007, pp. 1423–1427.
• [7] Matlab/Simulink - http://www.mathworks.com (Last visited 20 September 2015)
• [8] Zhao C., Xue D., Chen Y. Q. A fractional order PID tuning algorithm for a class of fractional order plants, Proceedings of the IEEE International Conference Mechatronics and Automation, 1 (2005), 216–221.
• [9] Bedrosian G. A new method for coupling finite element field solutions with external circuits and kinematics, IEEE Transactions on Magnetics, 29 (2003), nr. 2, 1664-1668.
• [10] Kuczmann M., Budai T., Kovács G., Marcsa D., Friedl G., Prukner P., Unger T., Tomozi Gy. Application of PETSC and other useful packages in finite element simulation, Pollack Periodica, 8 (2013), nr. 2, 141–148.
• [11] Agros2D - http://www.agros2d.org/ (Last visited 25. September 2015)
• [12] Petrás I., Bednárová D. Total Least Squares Approach to Modeling: A Matlab Toolbox, Acta Montanistica Slovaca, 15 (2010), 2, 158-170.