Modelling of control system for an active magnetic bearing

• Autorzy: Tomczuk B. , Wajnert D. , Zimon J.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie systemu sterowania dla aktywnego łożyska magnetycznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Active Magnetic Bearing (AMB) supports a rotor by magnetic attractive forces, without any mechanical contact. The paper presents a field-circuit model of an active magnetic bearing including its control loop. The basic parameters of the active magnetic system has been obtained from a FEM analysis of an magnetic bearing actuator. The position control system is based on operation of the local conventional PID controller, which has been widely used in industrial applications of the active magnetic bearing systems. The parameters of the controller have been obtained with the use of the root locus method. The obtained simulation and experimental results are compared in case of lifting the rotor.

PL

Aktywne łożysko magnetyczne podtrzymuje wirnik magnetycznymi siłami przyciągania, bez kontaktu mechanicznego. Przedstawiono model obwodów magnetycznych aktywnego łożyska magnetycznego włącznie z jego pętla sterowania. Podstawowe parametry aktywnego układu magnetycznego otrzymano z analizy FEM (metoda elementów skończonych) aktuatora łożyska magnetycznego. System sterowania położeniem oparty jest na działaniu lokalnego konwencjonalnego sterownika PID, który był szeroko stosowany w przemysłowych zastosowaniach systemów z aktywnymi łożyskami magnetycznymi. Parametry sterownika otrzymano metodą miejsca geometrycznego pierwiastków (równania charakterystycznego układu). Otrzymana symulacja i wyniki doświadczalne są porównane dla przypadku lewitacji wirnika.

Słowa kluczowe

EN

modelling; control system; magnetic bearing control system; finite element method; controller; simulation; rotor; leviation control algorithm; force; flux density transfer function; transmittance

PL

aktywne łożysko magnetyczne; system sterowania; modelowanie; sterownik PID; wirnik; siła; symulacja

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Elektrotechniki
• Czasopismo: Prace Instytutu Elektrotechniki
• Rocznik: 2011
• Tom: Z. 252
• Strony: 119--131
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Tomczuk B.

autor

Wajnert D.

autor

Zimon J.

• Opole University of Technology,

Bibliografia

• 1. Antila M., Lantto E., Arkkio A.: Determination of Forces and Linearized Parameters of Radial Active Magnetic Bearings by Finite Element Technique, IEEE Transaction On Magnetics, Vol. 34, No. 3, 1998, pp. 684-694.
• 2. Betschon F., Knospe C.R.: Reducing magnetic bearing currents via gain scheduled adaptive control, IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, Vol. 6, No. 4, 12.2001, pp. 437-443.
• 3. FranklinG.: Feedback control of dynamic systems, Prentice Hall, New Jersey, 2002.
• 4. Gosiewski Z., Falkowski K.: Wielofunkcyjne łożyska magnetyczne, Biblioteka Naukowa Instytutu Lotnictwa, Warszawa, 2003.
• 5. Hung. J.Y.: Magnetic bearing control using fuzzy logic, IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 31, No. 6, 11.1995, pp. 1492-1497.
• 6. Lantto E.: Robust Control of Magnetic Bearings in Subcritical Machines, PhD thesis, Espoo, 1999.
• 7. Lindlau J., Knospe C.: Feedback Linearization of an Active Magnetic Bearing With Voltage Control, IEEE Transactions on Control Systems Technology, Vol. 10, No.1, 01.2002, pp. 21-31.
• 8. Meeker D.: Finite Element Method Magnetics Version 4.2, User's Manual, University of Virginia, U.S.A, 2009.
• 9. Schweitzer G., Maslen E.: Magnetic Bearings, Theory, Design and Application to Rotating Machinery, Springer, Berlin, 2009.
• 10. Tomczuk B., Zimon J.: Filed Determination and Calculation of Stiffness Parameters in an Active Magnetic Bearing (AMB), Solid State Phenomena, Vol. 147-149, 2009, pp. 125-130.
• 11. Zhuravlyov Y.N.: On LQ-control of magnetic bearing, IEEE Transactions On Control Systems Technology, Vol. 8, No. 2, 03.2000, pp. 344-355.