Điều khiển trượt cho ổ từ dọc trục cấu trúc nguyên khối một bậc tự do
224 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.FEE.2022.81-89Từ khóa:
Sliding mode control; Non-laminated structure; Electromagnetic bearing; Disturbances; Fractional order derivative.Tóm tắt
Bài báo này đề xuất phương pháp điều khiển trượt cho ổ từ dọc trục cấu trúc nguyên khối một bậc tự do. Mục đích của bài toán là điều khiển đĩa quay (rotor) đạt được vị trí mong muốn. Đầu tiên, mô hình động học của ổ từ cấu trúc nguyên khối một bậc tự do được xây dựng. Tuy nhiên, rất khó để thiết kế một bộ điều khiển dựa trên mô hình có thành phần nhiễu phi tuyến bất định như: Tổn hao dòng xoáy trong cơ cấu chấp hành, nhiễu tải bên ngoài và các tham số thay đổi trong mô hình. Để giải quyết vấn đề này, phương pháp điều khiển trượt được nghiên cứu đóng vai trò kháng nhiễu phi tuyến, tăng độ bền vững cho bộ điều khiển. Để kiểm chứng khả năng làm việc của ổ từ cấu tạo nguyên khối, một cấu trúc mô phỏng được thực hiện trên phần mềm MatlabSimulink. Kết quả cho thấy ổ từ làm việc ổn định bám theo giá trị đặt mong muốn và phương pháp điều khiển trượt áp dụng cho trường hợp hàm Sigmoid được đề xuất trong bài báo này đã cải thiện được nhược điểm của hàm Sign và Sat-Pi.
Tài liệu tham khảo
[1]. Zackary W. Whitlow “Modeling and Control of Non-laminated Active Magnetic Thrust Bearings” In Partial Fulfillment of the requirements for the Degree Master of Science (Mechanical and Aerospace Engineering), December (2014).
[2]. L. Zhu, C. Knospe, and E. Maslen, “An analytical model of a nonlaminated cylindrical magnetic actuator including eddy currents,” IEEE Trans. Magn., vol. 41, no. 4, pp. 1248–1258, Apr. (2005). DOI: https://doi.org/10.1109/TMAG.2005.844847
[3]. L. Zhu, C. Knospe, and E. Maslen, “Frequency domain modeling of nonlaminated C-shaped magnetic actuators,” in Proc. 9th Int. Symp. Magn. Bearings, Lexington, KY, Aug. 2004, pp. 1–6, (2004).
[4]. Lei Zhu, “Non-laminated Magnetic Actuators: Modeling and Performance Limitations”, A Dissertation Presented to the Faculty of the School of Engineering and Applied Science University of Virginia. (2005).
[5]. Lei Zhu and Carl R. Knospe, Senior Member, IEEE, “Modeling of Nonlaminated Electromagnetic Suspension Systems”, IEEE/ASME transactions on mechatronics, vol. 15, no. 1, February (2010). DOI: https://doi.org/10.1109/TMECH.2009.2016656
[6]. Carl R. Knospe, Senior Member, IEEE, and Lei Zhu, “Performance Limitations of Non-Laminated Magnetic Suspension Systems” IEEE transactions on control systems technology, vol. 19, no. 2, March (2011). DOI: https://doi.org/10.1109/TCST.2010.2044179
[7]. Vadim Utkin and Hoon Lee “Chattering Problem in Sliding Mode Control Systems”, Proceedings of the 2006 International Workshop on Variable Structure Systems Alghero, Italy, June 5-7, (2006). DOI: https://doi.org/10.1016/B978-008044613-4.50002-1
[8]. Te-Jen Su1, Tsung-Ying Li1, Tung-Yeh Tsou1,Van-Nam Giap1 and Quang-Dich Nguyen2 “Proportional–integral derivative/fuzzy sliding mode control for suspension of active magnetic bearing system”, Advances in Mechanical Engineering 2017, Vol. 9(12) 1–8. The Author(s) (2017), DOI:10.1177/1687814017736654journals.sagepub.com/home/ade
[9]. Zdzislaw Gosiewski and Mariusz Zokowski “Sliding Mode Control for Active Magnetic Bearings”, See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/319314701.
[10]. Mao, Jing Feng, et al. “Sliding mode control of magnetic bearing system basedon variable rate reaching law”, Key Engineering Materials. Vol.460. Trans Tech Publications Ltd, (2011). DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.460-461.827
[11]. Tsai, Yao-Wen, and Viet Anh Duong. “Sliding mode control for active magnetic bearings of a flywheel energy storage system”, 2016 IEEE International Conference on Control and Robotics Engineering (ICCRE). IEEE, (2016). DOI: https://doi.org/10.1109/ICCRE.2016.7476050
[12]. Jianpeng Zhong and Lichuan Li “Tuning Fractional-Order PIλDμ Controllers for a
Solid-Core Magnetic Bearing System”, IEEE transactions on control systems technology, vol. 23, no. 4, July (2015).
[13]. B. S. J. K. Hedrick, “Dynamic Surface Control of Uncertain Nonlinear Systems”.
[14]. L. Feng, M. Deng, S. Xu, and D. Huang, “Speed Regulation for PMSM Drives Based on a Novel Sliding Mode Controller” IEEE Access, vol. 8, pp. 63577-63584, (2020), doi:10.1109/ACCESS.2020.2983898. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.2983898
