Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Sterowanie układem lewitacji magnetycznej w warunkach zakłóceń stochastycznych

Mrotek Mikołaj, Szymankiewicz Adrian, Michalski Jacek, Kozierski Piotr

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2022

|

R. 26, nr 3

5--16

PL

W niniejszej pracy przedstawiono możliwość zredukowania wpływu zakłóceń stochastycznych na jakość regulacji dzięki estymacji stanu z wykorzystaniem algorytmu rozszerzonego filtru Kalmana. Przeprowadzono eksperymenty na laboratoryjnym układzie lewitacji magnetycznej firmy Inteco, którego model matematyczny jest nieliniowy. Przyjęto metodę sterowania z użyciem wektora stanu i algorytmem lokowania biegunów dla modelu zlinearyzowanego w wybranym punkcie pracy. Dla różnych poziomów zaszumienia sygnału pomiarowego zbadano działanie układu ze sprzężeniem zwrotnym od stanu mierzonego oraz estymowanego. W celu oceny regulacji, dla obu realizacji sprzężenia dokonano weryfikacji jakości działania algorytmu. Porównano otrzymane przebiegi czasowe każdej zmiennej stanu oraz obliczone, całkowe wskaźniki jakości bazujące na uchybie regulacji. Jakość estymacji oceniono na podstawie wskaźnika błędu średniokwadratowego oraz bazującego na błędach estymat i pomiarów. Syntezy regulatora dokonano na podstawie modelu ciągłego, a następnie wyznaczono jego postać dyskretną w celu numerycznej implementacji algorytmu rozszerzonego filtru Kalmana. Dokonano synchronizacji bloków wykonawczych z wybranym okresem próbkowania. Wyniki przeprowadzonych badań pozwalają wnioskować o przewadze regulacji w układzie, w którym brana jest informacja o wektorze stanu z estymacji, w porównaniu z bezpośrednim sprzężeniem zwrotnym bez filtracji Kalmana.

EN

This paper presents the possibility of reducing impact of stochastic disturbances on the quality of control by implementation of state estimation using the extended Kalman filter algorithm. Experiments were carried out on the Inteco magnetic levitation laboratory system, which mathematical model is nonlinear. A control method with the use of a state vector and a pole placement algorithm was adopted for the model which was linearized at the selected working point. For different levels of noise in the measurement signal, the operation of the system with a feedback from the measured and estimated state was tested. In order to assess the regulation, the quality of the algorithm was verified for both implementations of the feedback. The obtained time plots of each state variable were compared and the calculated integral quality indices, based on the control error, were compared. The quality of the estimation was assessed on the basis of the following mean square error and based on the errors between estimation and measurements indices. The controller was synthesized on thebasis of the continuous model, and then its discrete form was numerically implement as the extender Kalman filter algorithm. The executive blocks were synchronized with the selected sampling period. The results of the performed research allow to conclude about the advantage of control in the system in which the information about the state vector from the estimation is taken, in comparison with the direct feedback without Kalman filtering.

2

A Concept for Application of Hall Sensors in Measurement of Magnetic Field over Magnetic Catapult Tracks

Czubaj Sławomir, Sibilska-Mroziewicz Anna, Ładyżyńska-Kozdraś Edyta

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2019

|

Vol. 10, Nr 2 (36)

69--78

EN

The growing demand for commercial unmanned aerial vehicles (UAV) requires that innovative technical solutions for the critical aspects of UAV servicing, must be researched. The magnetic catapult discussed in this work is an interesting alternative to the existing UAV deployment or launch platforms. This paper presents the research designed to facilitate the measurement and analysis of the position of a launch truck applied in a UAV magnetic catapult with tracks. The measurement system discussed herein comprised a transducer connected to Hall sensors which were spaced evenly at the base of a superconductor pod. A displacement of the superconductor pod relative to the magnetic field resulted in the variation of the voltage output from individual Hall sensors. A proprietary algorithm was developed and controlled stepper motors which displaced the assembly of the superconductor pod with the Hall sensors along the test track of the UAV magnetic catapult. At the same time as the displacement was sensed by the Hall sensors, they were reading the real-time magnetic strength; it was therefore critical for the microcontroller, which executed the control algorithm, to operate at a sufficient processing frequency (speed). The proprietary control algorithm was executed by an ATMEL ATmega2560 RISC processor. The processor system read the status of every Hall sensor in the assembly and compared it to the reference voltage outputs stored in the microcontroller’s memory. The difference between the voltage output reading and the reference voltage outputs and the superconductor pod’s geometry was used to determine the superconductor pod’s position along the magnetic tracks of the UAV magnetic catapult.

PL

Rosnące zapotrzebowanie na komercyjne bezzałogowe statki powietrzne (BSP) wymaga poszukiwań nowatorskich rozwiązań technicznych, związanych z krytycznymi aspektami obsługi tychże obiektów. Interesującą alternatywą dla istniejących rozwiązań jest analizowana w pracy wyrzutnia magnetyczna. W pracy zaprezentowano badania umożliwiające pomiar i analizę położenia wózka startowego wyrzutni bezzałogowych statków powietrznych (BSP) na torach magnetycznych. Prezentowany w pracy układ pomiarowy składa się z przetwornika połączonego z czujnikami Halla rozmieszczonymi równomiernie u podstawy pojemnika z nadprzewodnikami. Zmiana płożenia pojemnika względem pola magnetycznego powoduje zmianę napięcia wyjściowego poszczególnych czujników Halla. Opracowany algorytm steruje silnikami krokowymi, które przesuwają pojemnik z czujnikami względem badanego toru. W tym samym czasie czujniki odczytują wartość pola w czasie rzeczywistym, dlatego istotne jest, aby mikrokontroler realizujący algorytm działał z odpowiednio dużą prędkością. Do realizacji autorskiego algorytmu został użyty procesor RISC produkcji ATMEL ATmega2560. Układ mikroprocesorowy odczytuje stan każdego czujnika i porównuje go z danymi zapisanymi w pamięci. Na podstawie różnicy odczytu i geometrii pojemnika wyznaczane jest jego płożenie na torach magnetycznych.

3

An observer for magnetic levitation system control based on a coefficient diagram method and backstepping

Haouari F., Bali N., Tadjine M., Boucherit M. S.

Archives of Electrical Engineering

|

2018

|

Vol. 67, nr 2

403-–417

EN

In this paper, we propose a robust nonlinear control design concept based on a coefficient diagram method and backstepping control, combined with a nonlinear observer for the magnetic levitation system to achieve precise position control in the existence of external disturbance, parameters mismatch with considerable variations and sensor noise in the case, where the full system states are supposed to be unavailable. The observer converges exponentially and leads to good estimate as well as a good track of the steel ball position with the reference trajectory. A simulation results are provided to show the excellent performance of the designed controller.

4

A novel control-rod drive mechanism via electromagnetic levitation in MNSR

Divandari M., Hashemi-Tilehnoee M., Khaleghi M., Hosseinkhah M.

Nukleonika

|

2014

|

Vol. 59, No. 2

73--79

EN

In this paper, an electromagnetic levitation system was used with a synchronous motor to navigate the control rod of a small-type research reactor. The result from this prototype magnetic levitation system was in agreement with simulation results. The control system was programmed in MATLAB through open-loop system, closed-loop with state feedback and closed-loop with state feedback integral tracking. The final control system showed the highest performance with a low positioning error. Our results showed that the developed control system has the potential to be used as a reliable actuator in nuclear reactors to satisfy higher performance and safety.

5

Trójwymiarowa analiza pola w układzie lewitacji magnetycznej z zastosowaniem metody [elektryczny potencjał wektorowy] - [omega]

Zimon J., Flis G.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Opolska

|

2007

|

Vol. 320, z. 58

89-101

PL

W pracy dokonano polowej analizy układu lewitacji magnetycznej z uwzględnieniem modelowania prądów wirowych w lewitronie. Do analizy pola wykorzystano metodę potencjałów [elektryczny potencjał wektorowy] - [omega]. Wykreślono mapy rozkładu indukcji magnetycznej oraz rozkładu gęstości prądów wirowych w lewitronie. Ponadto określono indukcyjność układu dla różnych położeń masy lewitującej. Obliczenia indukcyjności oraz indukcję pola magnetycznego zweryfikowano pomiarowo.

EN

The paper presents the 3D field analysis of magnetic levitation systems including eddy current in levitron. The [electric potential vector] - [omega] method for field analysis has been used. The magnetic flux density and eddy current density are plotted. Additionally the inductances for different positions of levitron have been calculated. The calculation results of magnetic flux density components and the inductances are compared with the measured ones.

6

Regulacja adaptacyjna dla układu magnetycznej lewitacji

Madejski M.

Automatyka / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

|

2002

|

T. 6, z. 1

25-42

PL

W artykule przedstawiono praktyczne zastosowanie układu regulacji adaptacyjnej do sterowania laboratoryjnym obiektem magnetycznej lewitacji. Obiekt ten, z powodu silnej nieliniowości, wymaga bardziej zaawansowanych regulatorów, aby osiągnąć pożądane własności dynamiczne w całym zakresie pracy. Regulator adaptacyjny stanowi więc jedną z metod kompensacji nieliniowości. W eksperymentach wykorzystano uogólniony regulator liniowy z lokowaniem biegunów, mający wbudowaną własność całkującą. W rezultacie udało się uzyskać niemal cały, możliwy do osiągnięcia zakres położeń obiektu, przy zadowalającej jakości regulacji, wprowadzając jednakże pewne ograniczenia szybkości zmian punktu pracy. Pokazano też, że ważną kwestią przy stosowaniu regulatora adaptacyjnego jest odporność układu zamkniętego i przedstawiono sposoby na jej polepszenie.

EN

The paper presents a practical application of an adaptive control scheme to the control of a laboratory magnetic levitation object. Due to the strong nonlinearities, the object requires advanced controllers in order to obtain desired dynamical properties in the entire working range. In fact, applied adaptive control is a method of compensation of the object's nonlinearities. In experiments, a general linear controller with a pole placement design and a built-in integral action is used. As a result, nearly entire range of the object's position is reachable while a satisfactory control quality is preserved, though, introducing limitation of a set-point rate of change was necessary. It also turned out, that in a successful adaptive application robustness of the closed-loop system is a key issue and several ways to achieve it are shown.

7

Stabilizujące sprzężenie zwrotne dla systemu magnetycznej lewitacji

Bania P.

Automatyka / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

|

2000

|

T. 4, z. 2

117-139

PL

W pracy przedstawiono metodę syntezy nieliniowego sprzężenia zwrotnego dla systemu magnetycznej lewitacji oraz wyniki eksperymentów na rzeczywistym obiekcie. Omówiono zagadnienie stabilności systemu zamkniętego, metodę doboru parametrów regulatora; sposób jego realizacji w czasie rzeczywistym oraz porównano działanie regulatora nieliniowego z działaniem liniowych algorytmów regulacji, takich jak PID czy LQ.

EN

A method has been described to calculate a non-linear feedback loop for a magnetic levitation system. One shows the results of experiments carried out in the laboratory system using the real time RTW/RT-CON enviroment. One has discussed the problem of the closed loop system stability, a method to choose the regulator parameters. Functioning of the non-linear regulator and the performance of linear regulation algorithms i.e. PID or LQ have been compared.