Optymalne sterowanie dynamiką wysokoobrotowego wirnika łożyskowanego magnetycznie

• Autorzy: Mystkowski A. , Gosiewski Z.

Warianty tytułu

EN

Optimal control of high speed rotor dynamic supported magnetically

• Konferencja: Konferencja Naukowo-Techniczna Automatyzacja - Nowości i Perspektywy (12 ; 2-4.04.2008 ; Warszawa, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W referacie przedstawiono procedurę projektowania optymalnego układu sterowania odpornego drganiami wirnika łożyskowanego magnetycznie. Przebadano zachowanie się dynamiczne układu zamkniętego w szerokim zakresie prędkości obrotowych. Dobrano funkcje wagowe ograniczające sygnały wejścia/wyjścia oraz ograniczające obciążenia zewnętrzne np. od niewyważenia wirnika. Dokonano optymalizacji układu minimalizując normę H_∞ nałożoną na układ zamknięty. Układ zamknięty z regulatorem H_∞ jest odpornie stabilny mimo niewyważenia i strukturalnej niestabilności aktywnego zawieszenia magnetycznego wirnika. Badania symulacyjne i eksperymentalne wykazały, że układ sterowania posiada dobrą jakość sterowania w stanach przejściowych, kompensację drgań wirnika oraz odporność regulatora na zmiany obiektu sterowania.

EN

In the paper the robust control method was applied in the active magnetic bearings system (AMB). The dynamical behavior of closed-loop system in wide range of rotation speed was investigated. The input and output signals of the closed-loop system and the disturbances were limited by the weighting functions. The H_∞ robust controller was designed and the H_∞ closed-loop system was investigated. The H_∞ closed-loop system is robust stable in spite of unbalance and structural instability of AMB. Finally simulation and experimental results show the effectiveness of the control system as well as good initial responses/transient responses, unbalance compensation and robustness of the designed controller.

Słowa kluczowe

PL

wirnik łożyskowany magnetycznie; układ zamknięty; sterowanie

EN

rotor dynamic supported magnetically; closed-loop system; control system

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Robotyka
• Rocznik: 2008
• Tom: R. 12, nr 2
• Strony: 599--608
• Opis fizyczny: CD, Bibliogr. 8 poz., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Mystkowski A.

• Politechnika Białostocka, Wydział Mechaniczny, Katedra Automatyki i Robotyki

autor

Gosiewski Z.

• Politechnika Białostocka, Wydział Mechaniczny, Katedra Automatyki i Robotyki

Bibliografia

• [1] Matsumura F., Fujita M., Okawa K., Modeling and Control of Magnetic Bearing Systems achieving a Rotation Around the Axis of Inertia, Proceeding of the 2nd International Symposium on Magnetic Bearings, Tokyo, Japan, pp. 273-280, 1990.
• [2] Mizuno T., Higuchi T., Control of Magnetic Bearing Using the Observer for Unbalance, Electrical Engineering in Japan, Vol. 112, no. 2, pp. 95-104, 1992.
• [3] Burrows C., Sainkaya M., Clements S., Active Vibration Control of Flexible Rotors: an Experimental and Theoretical Study, Proceedings of the Royal Society of London, Vol. 422, pp.123-146, 1989.
• [4] Knopse C. R., Hope R. W., Fedigan S. J., Williams R. D., Experimental in the Control of Unbalance Response Using Magnetic Bearings, Mechatronics, Vol. 55, pp. 385-400, 1995.
• [5] Gosiewski Z., Falkowski K., Wielofunkcyjne łożyska magnetyczne, Biblioteka Naukowa Instytutu Lotnictwa, Warszawa, 2003.
• [6] Zhou K., Doyle J. C., Essentials of Robust Control, Prentice Hall, 1997.
• [7] Gosiewski Z., Mystkowski A., The robust control of magnetic bearings for rotating machinery, Solid State Phenomena Vol. 113, pp.125-130, 2006.
• [8] Gosiewski Z., Mystkowski A., Dobór funkcji wagowych w układzie sterowania odpornego aktywnym zawieszeniem magnetycznym, Automation’2006: X Konferencja Naukowo-Techniczna, str. 402-411, 2006.