Modelagem e controle ótimo de um mancal magnético de três polos
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2019 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFRJ |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/11422/20091 |
Resumo: | Active Magnetic Bearings promote shaft’s support through magnetic levitation. They are unstable systems and require active control with electromagnets, sensors, power amplifiers, and closed-loop control to become stable. In the literature, the first proposed magnetic bearing geometry was that of eight poles, with independent magnetic fluxes. However, further research has suggested other configurations, such as 4-pole and 3-pole. This work shows the procedure of obtaining the reluctance forces for the magnetic bearings of 8, 4 and 3 poles. These forces have very complex nonlinearities, but since the region of study is close to the point of operation, linearization appears as a valid alternative for the analysis. For the 3-pole bearing, a mechanical dynamics model in state space is proposed, and the first suggestion to stabilize the system is optimum state feedback, with a Quadratic Linear Regulator, a centralized control. The second Control strategy suggested, called decentralized control, is a modification of the first, in an attempt to add more zeros to the feedback gain matrix, but still attending the same performance index. |
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Modelagem e controle ótimo de um mancal magnético de três polosMancal magnético ativoControle ótimoCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::CIRCUITOS ELETRICOS, MAGNETICOS E ELETRONICOSActive Magnetic Bearings promote shaft’s support through magnetic levitation. They are unstable systems and require active control with electromagnets, sensors, power amplifiers, and closed-loop control to become stable. In the literature, the first proposed magnetic bearing geometry was that of eight poles, with independent magnetic fluxes. However, further research has suggested other configurations, such as 4-pole and 3-pole. This work shows the procedure of obtaining the reluctance forces for the magnetic bearings of 8, 4 and 3 poles. These forces have very complex nonlinearities, but since the region of study is close to the point of operation, linearization appears as a valid alternative for the analysis. For the 3-pole bearing, a mechanical dynamics model in state space is proposed, and the first suggestion to stabilize the system is optimum state feedback, with a Quadratic Linear Regulator, a centralized control. The second Control strategy suggested, called decentralized control, is a modification of the first, in an attempt to add more zeros to the feedback gain matrix, but still attending the same performance index.Mancais magnéticos ativos promovem o apoio de eixos através de levitação magnética. Eles são sistemas instáveis e necessitam de controle ativo com eletroímas, sensores, amplificadores de potência e um controle em malha fechada para se tornarem estáveis. Na literatura, a primeira geometria de mancal magnético proposta foi a de oito polos, com fluxos magnéticos independentes. Contudo, novas pesquisas vêm sugerindo outras configurações, como por exemplo, com 4 polos e com 3 polos. Neste trabalho mostra-se o procedimento de obtenção das forças de relutância para os mancais magnéticos de 8, 4 e 3 polos. Essas forças possuem não linearidades bastante complexas, mas como a região de estudo é próxima do ponto de operação, a linearização surge como alternativa válida para a análise. Para o mancal de 3 polos, é proposto um modelo da dinâmica mecânica no formato de espaço de estados, e a primeira sugestão para estabilizar o sistema é a realimentação de estados ótima, com Regulador Linear Quadrático, um controle centralizado. A segunda estratégia de controle sugerida, chamada de controle descentralizado, é uma modificação da primeira, na tentativa de acrescentar mais zeros à matriz de ganho de realimentação, mas ainda atendendo ao mesmo índice de desempenho.Universidade Federal do Rio de JaneiroBrasilInstituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de EngenhariaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUFRJGomes, Afonso Celso Del Nerohttp://lattes.cnpq.br/5904581148224180Peixoto, Alessandro JacoudSotelo, Guilherme GonçalvesVasco, Vinícius Ramos2023-04-03T17:32:56Z2023-12-21T03:01:13Z2019-03-02info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://hdl.handle.net/11422/20091porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFRJinstname:Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)instacron:UFRJ2023-12-21T03:01:13Zoai:pantheon.ufrj.br:11422/20091Repositório InstitucionalPUBhttp://www.pantheon.ufrj.br/oai/requestpantheon@sibi.ufrj.bropendoar:2023-12-21T03:01:13Repositório Institucional da UFRJ - Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)false |
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