The µ-synthesis and analysis of the robust controller for the active magnetic levitation system

• Autorzy: Piłat A. , Włodarczyk P.

Warianty tytułu

PL

µSyteza i analiza regulatora odpornego dla systemu aktywnej lewitacji magnetycznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Paper presents the robust controller design for the Active Magnetic Levitation System (AMLS) using the µ-synthesis method. Non-linear and linear models are given. The system uncertainties are illustrated by the Bode plots of nominal and mass perturbed plant. For the sake of µ-synthesis the weighted functions were designed. the obtained continuous time controller was discretized at the specified sample time value, and executed in the real-time mode. The stabilisation of four objects characterised by variable mass and shape is presented by the experimental data. Finally, the conclusions devoted to the µ-synthesis method and the controller implementation are given.

PL

Praca przedstawia syntezę regulatora odpornego dla systemu aktywnej lewitacji magnetycznej. Jest on projektowany z zastosowaniem µ-syntezy na podstawie modelu liniowego uzwględniającego peturbację masy lewitującego obiektu. W pracy przedstawiono model nieliniowy i liniowy systemu oraz charakterystyki amplitudowo-fazowe przy zmiennej masie obiektu lewitującego. Na podstawie przyjętych postaci funkcji wagowych dokonano syntezy regulatora ciągłego, a następnie jego dyskretyzacji celem uruchomienia w reżimie czasu rzeczywistego. W pracy zaprezentowano wyniki badań eksperymentalnych dla czterech obiektów ferromagnetycznych o różnych masach i kształtach. Wyniki przeprowadzonych badań opatrzono stosownym komentarzem.

Słowa kluczowe

EN

active magnetic levitation; robust controller; real-time control

PL

aktywna lewitacja magnetyczna; regulator odporny; sterowanie w czasie rzeczywistym

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Automatyka / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie
• Rocznik: 2011
• Tom: T. 15, z. 1
• Strony: 85--98
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Piłat A.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Electrical Engineering, Automatics, Computer Science and Electronics, Department of Automatics, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

autor

Włodarczyk P.

• Ph. D. student at AGH University of Science and Technology, Faculty of Electrical Engineering, Automatics, Computer Science and Electronics, Department of Automatics, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] Abu-Khalaf M., Huang J.. Lewis F.L. (2006). Nonlinear H2 /Hl Constrained Feedback Control. Springer.
• [2] Alfaro-Cid E., McGookin E.W., Murray-Smith DJ. (2008). Optimisation of the weighting func-tions of an Hl controller using genetic algorithms and structured genetic algorithms. Intern. J. Syst. Sci.. 39(4). 335-347.
• [3] Beaven R.W.. Wright M.T.. Seaward D.R. (1996). Weighting Function Selection in the Hl Design Process. Control Eng. Practice, 4(5), 625-633.
• [4] Bohn G. (1981). The electromagnetic levitation and guidance technology of the 'transpid' test facility emsland, IEEE Transactions on Magnetics, vol. MAG-20. no. 5, pp. 1666-1671.
• [5] Cermak R. . Barton L.. Spal P., Bartak J.. and Vavrfk J. (2008). Overview of Magnetic Levitation Principles and Their Application in Maglev Trains. Advanced Engineering.
• [6] Donha D.C.. Katebi M.R. (2007). Automatic weight selection for h1 controller synthesis. Int. J. Systems Science. 38(8), 651-664.
• [7] Gu D.W., Petkov P.H., Konstantinov M.M. (2005). Robust Control Design with MATLAB. Springer.
• [8] INTECO (2008). Magnetic Levitation User's Guide.
• [9] Kwakernaak H. (1993). Robust control and H1-optimization tutorial. Pergamon Press Ltd.
• [10] Mitkowski W. (1999). Projektowanie systemów sterowania z wykorzystaniem równania ric-catiego. [in:| XIII Krajowa Konferencja Automatyki, Opole 21-24.09, vol. I, pp. 171-176, Oficyna Wydawnicza Politechniki Opolskiej.
• [11] Piłat A. (2009). Stiffness and damping analysis for pole placement method applied to active magnetic suspension. Automatyka: półrocznik Akademii Górniczo-Hutniczej im. Stanisława Staszica w Krakowie, 13: 43-54.
• [12] Piłat A. (2010). fl-Synthesis of robust control to mass uncertainty in active magnetic levitation system. 6th International Conference Mechatronic Systems and Materials, Opole, 5-8 July, 2010.
• [13] Sinha P.K. (1987). Electromagnetic Suspension - Dynamics and Control. Peter Peregrinus.
• [I4] Skogesttad S., Postlethwaite I. (2000). Multivariable Feedback Control-Anylysis and Design. New York: John Wiley & Sons.
• [15] Włodarczyk P. (2010). Analysis and synthesis of the robust controller for a structurally unstable object. Master's thesis, AGH University of Science and Technology, 2010. Advisor: A. Piłat.
• [16] Zames G. (1981). Feedback and optimal sensitivity: Model reference transformations, multi-plicative seminorms and approximate inverses. IEEE Transactions on Automatic Control, AC-26, 301-320.
• [17] Zhou K., Doyle J., Glover K. (1996). Robust and Optimal Control.PrenticeHall.
• [18] Zhou K., Doyle J. (1998). Essentials of Robust Control. Prentice Hall.