[article] in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 127 N° 4 (Décembre 2005) . - 601-616 p. | Titre : | Constrained Control Design for Magnetic Bearing Systems | | Titre original : | Conception Contrainte de Commande pour les Systèmes Magnétiques de Roulement | | Type de document : | texte imprimé | | Auteurs : | Tingshu, Hu, Auteur ; Zongli, Lin, Auteur ; Jiang, Lin ; Allaire, Paul E. | | Article en page(s) : | 601-616 p. | | Note générale : | Génie Mécanique | | Langues : | Anglais (eng) | | Mots-clés : | Système magnétique de roulement Système de circuit Rotor Redresseur Stabilité Robustesse Perturbation | | Index. décimale : | 629.8 | | Résumé : | We study control problems in magnetic bearing systems that are subject to both input and state constraints. Apart from the usual restrictions on voltages and currents in the circuit systems, most magnetic bearing systems are subject to a severe state constraint: the motion of the rotor (the suspended object) is only allowed in an extremely small airgap, otherwise the collision of the rotor and the stator would cause severe damages. Traditional methods for avoiding a collision include increasing the airgap and increasing the currents, which would usually result in unnecessarily large capacity of power supply and power loss. In this paper we present a systematic approach for dealing with all the input and state constraints by using some recently developed tools for constrained control design. Issues on the stability region, robustness, disturbance rejections, and transient response are addressed. We hope that by dealing with the constraints properly, safety operation can be ensured with relatively small currents and power consumption. Experiments on the balance beam test rig in our laboratory show that the design techniques are effective.
Nous étudions des problèmes de commande dans les systèmes magnétiques de roulement qui sont sujets à des contraintes entrée et d'état. Indépendamment des restrictions habituelles aux tensions et des courants dans les systèmes de circuit, la plupart des systèmes magnétiques de roulement sont sujets à une contrainte grave d'état : on permet seulement le mouvement du rotor (l'objet suspendu) dans une hauteur de fuite extrêmement petite, autrement la collision du rotor et du redresseur endommagerait graves. Les méthodes traditionnelles pour éviter une collision incluent augmenter la hauteur de fuite et augmenter les courants, qui auraient habituellement comme conséquence la capacité inutilement grande d'alimentation d'énergie et de perte de puissance. En cet article nous présentons une approche systématique pour traiter toutes les contraintes d'entrée et d'état en utilisant quelques outils récemment développés pour la conception contrainte de commande. Des questions sur la région de stabilité, la robustesse, les rejets de perturbation, et la réponse passagère sont abordées. Nous espérons qu'en traitant les contraintes correctement, l'opération de sûreté pourra être assurée avec les courants et la puissance d'énergie relativement petits. Les expériences sur le banc d'essai de faisceau d'équilibre dans notre laboratoire prouvent que les techniques de conception sont efficaces. | | En ligne : | tingshu@gmail.com, zl5y@virginia.edu, wj2b@virginia.edu, pea@virginia.edu |
[article] Constrained Control Design for Magnetic Bearing Systems = Conception Contrainte de Commande pour les Systèmes Magnétiques de Roulement [texte imprimé] / Tingshu, Hu, Auteur ; Zongli, Lin, Auteur ; Jiang, Lin ; Allaire, Paul E. . - 601-616 p. Génie Mécanique Langues : Anglais ( eng) in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 127 N° 4 (Décembre 2005) . - 601-616 p. | Mots-clés : | Système magnétique de roulement Système de circuit Rotor Redresseur Stabilité Robustesse Perturbation | | Index. décimale : | 629.8 | | Résumé : | We study control problems in magnetic bearing systems that are subject to both input and state constraints. Apart from the usual restrictions on voltages and currents in the circuit systems, most magnetic bearing systems are subject to a severe state constraint: the motion of the rotor (the suspended object) is only allowed in an extremely small airgap, otherwise the collision of the rotor and the stator would cause severe damages. Traditional methods for avoiding a collision include increasing the airgap and increasing the currents, which would usually result in unnecessarily large capacity of power supply and power loss. In this paper we present a systematic approach for dealing with all the input and state constraints by using some recently developed tools for constrained control design. Issues on the stability region, robustness, disturbance rejections, and transient response are addressed. We hope that by dealing with the constraints properly, safety operation can be ensured with relatively small currents and power consumption. Experiments on the balance beam test rig in our laboratory show that the design techniques are effective.
Nous étudions des problèmes de commande dans les systèmes magnétiques de roulement qui sont sujets à des contraintes entrée et d'état. Indépendamment des restrictions habituelles aux tensions et des courants dans les systèmes de circuit, la plupart des systèmes magnétiques de roulement sont sujets à une contrainte grave d'état : on permet seulement le mouvement du rotor (l'objet suspendu) dans une hauteur de fuite extrêmement petite, autrement la collision du rotor et du redresseur endommagerait graves. Les méthodes traditionnelles pour éviter une collision incluent augmenter la hauteur de fuite et augmenter les courants, qui auraient habituellement comme conséquence la capacité inutilement grande d'alimentation d'énergie et de perte de puissance. En cet article nous présentons une approche systématique pour traiter toutes les contraintes d'entrée et d'état en utilisant quelques outils récemment développés pour la conception contrainte de commande. Des questions sur la région de stabilité, la robustesse, les rejets de perturbation, et la réponse passagère sont abordées. Nous espérons qu'en traitant les contraintes correctement, l'opération de sûreté pourra être assurée avec les courants et la puissance d'énergie relativement petits. Les expériences sur le banc d'essai de faisceau d'équilibre dans notre laboratoire prouvent que les techniques de conception sont efficaces. | | En ligne : | tingshu@gmail.com, zl5y@virginia.edu, wj2b@virginia.edu, pea@virginia.edu |
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