Identification of physical parameters of rigid rotor in magnetic bearings

• Autorzy: Gosiewski Z. , Górmiński M.

Warianty tytułu

PL

Identyfikacja parametrów fizycznych wirników sztywnych w łożyskach magnetycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Identification of physical parameters of unstable system, as magnetic bearing is, is an important problem, for example in the design of its diagnostic system. Most of the identification methods are applied for stable systems, without requiring feedback terms for identification purpose. However, for identification of marginally stable or unstable systems, feedback control is required to ensure the overall system stability. In many cases, a system, although stable, may be operated in the closed-loop, and it is impossible to remove the existing feedback controller for security or for production reasons. In diagnostic systems, there are usually observed trends in changes of physical parameters (e.g., mass, resistance, inductance, and so on). The physical realization is one of the possible system realizations. For any dynamic system, although Markov system parameters are unique, the realized state-space model is not unique. If one needs to compare the identified state-space model with the analytical model, both models have to be in the same coordinates. An identification method of the state-space model resulting from the physics laws is presented in the paper. The method is a modification of the OKID method and it works exactly in the case when the sum of the input number and output number eguals to the dimension of the state vector. There is no always possibility to measure the state vector, so for identification, it is estimated by deadbeat state observer. On the base of the reconstructed model it is possible to extract ARX model of observer/controller. This model is used to obtain the physical state-space model of the open-loop system for voltage controlled magnetic bearings. As a plant we consider a rigid rotor supported by magnetic bearings. The described method in easy way let us to identify physical parameters (e.g., mass, resistance, inductance, and so on) of the plant, which could be used in diagnostic system.

PL

Identyfikacja parametrów fizycznych obiektów niestabilnych, jakimi są łożyska magnetyczne, jest ważnym problemem, na przykład przy projektowaniu systemu diagnostycznego. Większość istniejących metod identyfikacji systemu jest wystarczająca dla systemów stabilnych bez tworzenia sprzężenia zwrotnego dla potrzeb identyfikacji. Jakkolwiek, do identyfikacji warunkowo stabilnych i niestabilnych systemów sprzężenie zwrotne jest potrzebne do zapewnienia systemowi stabilności. W wielu przypadkach, pomimo iż system jest stabilny, pracuje on w układzie zamkniętym i niemożliwe jest otwarcie pętli ze względów bezpieczeństwa lub ograniczeń produkcyjnych. Przy diagnozowaniu zazwyczaj są obserwowane trendy w zmianach parametrów fizycznych (np. masy, rezystancji, indukcyjności, itp.). Realizacja fizyczna jest jedną z możliwych realizacji. Dla dowolnego systemu dynamicznego, mimo że parametry systemu Markova są niepowtarzalne, realizacji w przestrzeni stanu jest wiele. Jeśli chcemy porównać zidentyfikowany model w przestrzeni stanu z modelem analitycznym, wystarczy, aby oba modele miały te same współrzędne. W literaturze opisywane są dwa specyficzne przypadki, w których jest możliwe otrzymanie modelu fizycznego przestrzeni stanu na podstawie sygnałów wejścia-wyjścia. W niniejszym artykule zaprezentowana jest metoda identyfikacji modelu przestrzeni stanu, której wynikiem są prawa fizyczne. Metoda jest zmodyfikowaną metodą OKID i działa wtedy, kiedy liczba wejść i liczba wyjść jest równa wymiarowi wektora stanu. Nie zawsze jest możliwe określenie wektora stanu, więc do identyfikacji sygnał wyjściowy jest estymowany przez obserwator deatbead. Na podstawie określonego modelu jest możliwe wydobycie modelu AXR obserwatora/regulatora. Na podstawie tego modelu otrzymujemy fizyczny model w przestrzeni stanu łożyska magnetycznego sterowanego napięciowo. Opisywana metoda jest łatwiejszym sposobem identyfikacji parametrów parametrów fizycznych (np. masy, rezystancji, indukcyjności, itp.) wirników sztywnych, może być wykorzystana w systemach diagnostycznych.

Słowa kluczowe

EN

magnetic bearings; identification; diagnostics; control

PL

łożyska magnetyczne; identyfikacja; diagnostyka; kontrola

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Mechanics / AGH University of Science and Technology
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 25, no. 2
• Strony: 64--70
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Gosiewski Z.

autor

Górmiński M.

• Bialystok Technical University, Mechanical Department,

Bibliografia

• [1] Ljung L.: System Identification Theory for the User. Englewood Cliffs, NJ, Prentice-Hall 1987, ISBN 0138816409
• [2] Soderstrom T., Stoica P.: System Identification. Prentice-Hall Inc., UK, 1994, ISBN 0131276069
• [3] Juang J.-N.: Applied System Identification. Englewood Cliffs, NJ, Prentice-Hall 1994, ISBN 013079211X
• [4] Juang J.-N., Pappa R.S.: An Eigensystem Realization Algorithm for Modal Parameter Identification and Model Reduction. Journal of Guidance, Control and Dynamics, vol. 8, No. 5, September-October 1985,620-627
• [5] Lee H.C., Hsiao J.K., Huang J.K., Chen C.-W.: Identification of Stochastic System and Controller via Projection Filters. Proc. of American Control Conferencc (Baltimore, MD), 1994, 921-925
• [6] Huang J.-K., Hsiao M.-H., Cox D.E.: Indirect Identification of Linear Stochastic Systems with Known Feedback Dynamics. Journal of Guidance, Control and Dynamics, vol. 19, No. 4, July-August 1996, 836-841
• [7] Gosiewski Z., Paszowski M.: Identification of Physical Parameters of Unstable Systems: Theoretical Background. Systems Analysis Modelling Simulation, vol. 43, No. 3, March 2003, 301-311