Current amplitude control of electromagnetic levitation device

• Autorzy: Stępień S.

Warianty tytułu

PL

Sterowanie układem lewitatora elektromagnetycznego amplitudą prądu wymuszającego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A current control method of an electromagnetic levitation device is studied in the paper. Finite element method is used to model the device known as TEAM Workshop Problem 28. Proportional-Integral controller of sinusoidal current amplitude ensures a needed levitator position. The levitation device equations and the controller equations are coupled and sequentially solved in control loop. A sequential model for solving the control problem is presented. Three cases of position control are examined in numerical examples. In all cases the amplitude values of sinusoidal currents applied on coils for given positions are determined.

PL

W pracy przedstawiono metodę sterowania prądem układem lewitacji magnetycznej. Do opisu modelu układu lewitacji, przedstawionego w Team Workshop Problem 28, wykorzystano metodę elementu skończonego. W układzie sterowania pozycją lewitatora wykorzystano regulator proporcjonalno-całkujący PI, sterujący amplitudą sinusoidalnego prądu cewek. W modelu obliczeniowym sprzężono równania opisujące układ lewitacji oraz regulator. Dokonano sekwencyjnych obliczeń układu sterowania. Równania opisujące model układu sterowania przedstawiono w niniejszej pracy. W przykładzie obliczeniowym dokonano analizy sterowania dla trzech zadanych pozycji. Wszystkie przypadki potwierdzają, że można dobrać taką amplitudę prądu sterującego, aby utrzymać lewitator na zadanej pozycji.

Słowa kluczowe

EN

magnetic levitation; control system; distributed parameters model

PL

lewitacja magnetyczna; układ sterowania; model

• Wydawca: Polish Academy of Sciences, Committee on Electrical Engineering
• Czasopismo: Archives of Electrical Engineering
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 55, nr 1
• Strony: 17--30
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys.

Twórcy

autor

Stępień S.

• Institute of Control and System Engineering, Poznań University of Technology,

Bibliografia

• 1. Biro O., Preis K.: On the Use of the Magnetic Vector Potential in the Finite Element Analysis of Three-Dimensional Eddy Current. IEEE Trans. Mag., Vol. 25, No. 4, July 1989, pp. 3145-3159.
• 2. Demenko A., Sykulski J.K.: 3D eddy current calculations in electromechanical energy converters. Proceedings of EPE-PEMC Power Electronics and Motion Control, Cavtat & Dubrovnik, Croatia 2002, pp. 108-108.
• 3. Demski W., Szymański G.: Comparison of the force computation using vector and scalar potential for 3D. IEEE Trans. Magn., Vol. 33, No. 2, March 1997, pp. 1231-1234.
• 4. Demski W., Szymański G.: Torque calculation of the asynchronous motor in short-circuit test. IEEE Trans. Magn., Vol. 34, No. 5, September 1998, pp. 3536-3539.
• 5. Hamayer K., Bellmans R.: Numerical modelling and design of electrical machines and devices. Southampton, WIT Press, 1999.
• 6. Jang G., Chang J., Hong D., Kim K.: Finite-element analysis of an electromechanical field of a BLDC motor considering speed control and mechanical flexibility. IEEE Trans. Magn., Vol. 38, No. 2, March 2002, pp. 945-948.
• 7. Kaczorek T., Klamka J.: Local controlability and minimum energy control of n-D linear systems. Bull. Pol. Acad. Techn. Sci., 1987, Vol. 35, No. 11-12, pp. 679-685.
• 8. Kaczorek T.: Singular multidimensional linear discrete systems. Proc. IEEE Int. Symp. Circuit and Systems, Helsinki 1988, pp. 105-108.
• 9. Karl H., Fetzer J., Kurz S., Lehner G., Rucker W.: Description of TEAM Workshop Problem 28: An Electrodynamic Levitation Device, www.compumag.co.uk/problems/problem28.pdf.
• 10. Kurz S., Fetzer J., Lehner G.: Treedimensional transient FEM-BEM coupled analysis of electrodynamic levitation problems. IEEE Trans. Mag., Vol. 32, No. 3, 1996, pp. 1062-1065.
• 11. Ladikov P.: Stabilization of Processes in Continuous Media. Nauka, Moscow, 1978.
• 12. Lowther D.A.: Automating the Design of Low Frequency Electromagnetic Devices - A Sensitive Issue. COMPEL, Vol. 22, 3, 2003, pp. 630-642.
• 13. Me1cher I.R.: Continuum Electromechanics. MIT Press, Cambridge, MA, USA, 1982.
• 14. Nakata T., Takahashi N., Fujiwara K., Muramatsu K., Cheng Z.: Comparison of various methods for 3-D eddy current analysis. IEEE Trans. Mag., Vol. 24, No. 6, November 1988, pp. 3159-3162.
• 15. Roel J., Sadowski N., Kuo-Peng P., Batistela N., Bastos J.: Coupling static converter with control loop and non-linear electromagnetic devices. IEEE Trans. Mag., Vol. 37, No. 5, September 2000, pp. 3514-3517.
• 16. Stępień S., Patecki A.: Three-dimensional eddy current analysis of electrodynamic levitation devices. Fifth IEE International Conference on Computation in Electromagnetics CEM 2004, Stratford-Upon-Avon, UK, 19-22 April 2004, pp. 87-92.
• 17. Sykulski J., Stoll J., Sikora R., Pawluk K., Turowski J., Zakrzewski K.: Computational magnetics. London, Chapman & Hall 1995.