Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Control system preventing thermal gradient development on foils of foil bearing

Lubieniecki M., Miodunka M.

Mechanics and Control

|

2015

|

Vol. 34, no. 2

34--40

EN

This article presents attempts at automating a control system to reduce temperature scatter on the foil of a foil bearing. The control system reads the temperatures at six circumferential locations of the beanng's foil and distributes control currents to the thermoelectric modules integrated into the bearing's bushing. Three basic approaches have been proposed and tested: 1) a simple hot-spot tracking algorithm assigning predefined current values to the modules closest to the hot-spot location; 2) a tracking algorithm reducing abrupt changes in the control currents and, in effect, the local heat flux distribution; and 3) a tracking algorithm enhanced with a PID controller. The proposed controller has been implemented and compared to the performance of a temperature controller that does not have tracking capabilities. The implemented control strategies have proven the feasibility of temperature scatter reduction inside the investigated bearing. In most test cases, the instantaneous gradient reduction exceeded 50% (reaching 63% at its best).

PL

Artykuł opisuje podjęte przez autorów próby automatyzacji systemu regulacji przeciwdziałającego powstawaniu wysokiego gradientu temperatury w łożyskach foliowych w warunkach zmiennego obciążenia tych łożysk. Zbudowany system bazuje na sześciopunktowym pomiarze temperatury w równoodległych pozycjach na obwodzie łożyska, na podstawie których określa wartości prądów zasilających zabudowane w panwi łożyska moduły termoelektryczne. W pracy opisano wyniki eksperymentów uzyskane dla trzech różnych sposobów wyznaczania prądów sterujących: 1) orientację z góry ustalonego rozkładu prądów określa prosty algorytm śledzący pozycję wystąpienia maksymalnej temperatury na obwodzie łożyska; 2) algorytm śledzący jw. z rozkładem prądów zmodyfikowanym tak, aby zmiana pozycji obwodowej środka tęgo rozkładu nie powodowała skokowych zmian w prądach sterujących poszczególnych modułów; 3) algorytm śledzący jw. z dołączonym regulatorem PID. Efekty regulacji z wykorzystaniem zaimplementowanęgo regulatora porównano do prostego układu regulacji, który nie śledzi zmian kierunku wystąpienia temperatury maksymalnej na obwodzie łożyska. W artykule wykazano skuteczność opracowanego rozwiązania, które w większości zbadanych przypadków testowych prowadziło do redukcji gradientu o min. 50% (najlepszy uzyskany wynik to 63%).

2

Piezoelectric shunt damping for alpine ski traction improvement

Rajek M., Lubieniecki M., Pieczonka Ł., Uhl T.

Diagnostyka

|

2014

|

Vol. 15, No. 1

3--9

EN

The paper investigates the problem of improving driveability of alpine skis. That properties depend largely on the vibration behavior of a ski under different snow conditions. There is a broad range of methods to deal with vibration damping, both active and passive, that have been described in the literature. In this paper the passive approaches were taken into consideration. It is due to the specific nature of the sport where use of external sources of energy may be impractical. Passive shunt damping system has been designed for a commercially available model of an alpine ski. The performance of the designed system has been evaluated on a numerical model of the ski. Piezoelectric patches have been included in the model by means of a generalized impedance that complies both the mechanical properties and shunted circuit electrical properties. The fraction of strain energy stored in a piezoelectric element at particular vibration modes were used to evaluate the maximum damping coefficient for first three resonant modes that have the largest influence on the ski properties. The damping system is based on piezoelectric patches that can be easily embedded in the laminated structure of a ski.

PL

W artykule przeprowadzono analizę możliwości poprawy własności jezdnych nart zjazdowych z wykorzystaniem materiałów piezoelektrycznych. Właściwości jezdne narty zależą w dużej mierze od ich własności dynamicznych i drgań wzbudzanych podczas jazdy w różnych warunkach śniegowych. Do tej pory podejmowano próby wykorzystania zarówno metod pasywnych jak i aktywnych dla poprawy trakcji. W artykule wzięto pod uwagę tylko metody pasywne, odrzucając metody aktywne ze względu na konieczność użycia zewnętrznego źródła zasilania co uznano za niepraktyczne w omawianym zastosowaniu. W artykule przedstawiono pasywny układ tłumienia drgań typu „shunt damping”, który został zaprojektowany dla wybranego komercyjnego modelu nart zjazdowych. Działanie zaproponowanego układu przeanalizowano na uprzednio z walidowanym modelu numerycznym. Wpływ elementów piezoelektrycznych oraz bocznikującego układu elektrycznego uwzględniono stosując metodę impedancyjną oraz posługując się uogólnionym współczynnikiem sprzężenia elektromechanicznego. Ułamek energii odkształcenia sprężystego danej postaci zawarty w materiale piezoelektryka został wykorzystany do wyliczenia możliwych do uzyskania maksymalnych współczynników tłumienia modalnego dla pierwszych trzech postaci, najbardziej znaczących z punktu widzenia własności jezdnych. System tłumienia drgań został tak zaprojektowany, aby mógł być w prosty sposób zaimplementowany w konstrukcji nart zjazdowych.

3

Źródła rozproszone w sieciach dystrybucyjnych

Lubieniecki M., Gagrica O.

Czysta Energia

|

2014

|

Nr 11

34--36

4

Restoring the passivity of shunt damping circuits based on the synthetic inductance by thermal energy harvesting

Lubieniecki M., Uhl T.

Mechanics and Control

|

2013

|

Vol. 32, no. 1

21--29

EN

For decades people have used ambient energy, e.g., that of rushing streams or wind to obtain usable power. Starting with very low energy conversion, through constant development we have now reached the stage of extensive possibilities of harvesting the energy from the environment we live in. Today, there exist almost unconstrained opportunities to energize a broad spectrum of devices by energy available almost anywhere and of whichever form. One of the great advantages of energy harvesting is to make small electronic devices autonomous eliminating the need of power supply and maintenance. Shunt damping systems are unfavorably influenced by the size and mass of the coil inductors. While substituting bulky inductors with synthetic inductors one losses the passivity of the system gaining its practicability. Nevertheless, in order to outperform the actively driven systems, it is indispensable to return the passive properties of the system maintaining its performance. This paper presents the feasibility study of powering the passive shunt damping devices by the work that is lost irrevocably in a bearing node. The heat generated in a bearing is converted via the thermoelectric phenomenon and then used to power the synthetic inductance circuitry. In the paper it is shown that the required power levels can be satisfied by the thermoelectric generator paired to a moderately loaded bearing

PL

Od zawsze ludzie wykorzystywali energię dostępną w ich otoczeniu i przekształcali ją w użyteczną pracę mechaniczną. Stopniowo priorytetowym zadaniem stało się pozyskiwanie energii w formie energii elektrycznej. Z początku niewielka sprawność i koszt inwestycyjny nie pozwalał na szerokie wykorzystanie technik pozyskiwania energii, dzisiaj stajemy przed niespotykanym wcześniej zapotrzebowaniem na energię, a przede wszystkim mamy możliwość generowania energii ze źródeł różnego typu i wielkości dostępnych w naszym otoczeniu. Technika pozyskiwania (zbierania) energii oferuje szeroki potencjał możliwości zasilania urządzeń elektronicznych małych mocy, przekształcając je w jednostki autonomiczne niewymagające zasilania ani okresowej wymiany magazynu energii. Technika tłumienia drgań z wykorzystaniem materiałów piezoelektrycznych ograniczona jest przez wymaganą synchronizację drgań konstrukcji i obwodu rezonansowego, która niesie za sobą konieczność użycia cewek indukcyjnych o znacznych wymiarach gabarytowych i masie. Istnieje możliwość zastąpienia tych elementów przez sztuczną indukcyjność realizowaną jako układ elektroniczny za pomocą wzmacniaczy operacyjnych kosztem utraty pasywnego charakteru metody. W artykule zaprezentowano studium wykonalności układu tłumienia drgań wykorzystującego sztuczną indukcyjność, ale zasilaną ze źródła energii pozyskiwanej ze strat cieplnych łożyska. Artykuł udowadnia, że dla szerokiego spektrum przypadków połączenie techniki pozyskiwania energii oraz techniki wykorzystujących bierne obwody (shunt damping) jest korzystne

5

Automatyczna implementacja programowo-sprzętowa algorytmów sterowania w układach FPGA

Petko M., Lubieniecki M., Staworko M.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2009

|

R. 55, nr 5

297-300

PL

W artykule przedstawiono procedurę sprzętowo-programowej implementacji algorytmów sterowania w systemie w układach programowalnych opartej na automatycznej generacji kodu części sprzętowej i programowej ze schematu Simulinka. Opracowany generator kodu umożliwia syntezę komponentów sprzętowych, kompilację programu z interfejsami części sprzętowej dla mikroprocesora typu soft-core oraz dokładną symulację zaimplementowanego algorytmu w Simulinku. Metodologia i narzędzie zostały zweryfikowane na przykładzie sterownika robota równoległego.

EN

The paper presents a procedure of control algorithms hardware-software implementation in a System-on-a-Programmable-Chip based on automatic generation of a code for hardware and software parts and their interfaces from a Simulink model. The developed code generator allows for synthesis of hardware components, compilation of a program with hardware interfaces for the soft-processor and accurate simulation of the implemented algorithm in Simulink. The methodology and tools were verified in a case study of a parallel robot control algorithm. Section 2 contains assumptions for the procedure, Section 3 - its description. Section 4 covers the automation method and describes functions of the code generator software. The automated design flow that includes the code generator is shown in Fig. 2. The code generator products and their use are presented in Fig. 3. The example of the parallel robot controller implementation is given in Section 5. The robot control algorithm scheme in Simulink is presented in Fig. 4. The obtained results show that the differences between the values of the control signal produced in FPGA and those in Simulink (Fig. 5) are smaller than the resolution of the output digital-to-analog converter. It proves that the considered procedure and code generator software correctly transformed the control system from the Simulink scheme. The presented tool enables fast, error free FPGA implementation of control algorithms specified on a high level of abstraction.