Title of article :
H∞ Robust Controller Design and Experimental Analysis of Active Magnetic Bearings with Flexible Rotor System
Author/Authors :
Zhixian, Z College of Mechanical and Control Engineering - Guilin University of Technology, Guilin, China , Changsheng, Z College of Electrical Engineering - Zhejiang University, Hangzhou, China , Lieping, Z College of Mechanical and Control Engineering - Guilin University of Technology, Guilin, China
Abstract :
H∞ controller for active magnetic bearings (AMBs) with flexible rotor system was designed in this paper. The motion equations of AMBs and flexible rotor system are built based on finite element methods (FEM). Weighting function matrices of H∞ controller for AMBs are studied for both the sensitivity and the complementary sensitivity of H∞ control theory. The simulation shows that the H∞ control method has a good dynamic characteristics, good robust and ability to depress vibration. The experiments are completed on a four-degree freedom magnetic bearings-flexible rotor test rig, and the obtained experimental results show that H∞ controller is characterized by the effectiveness of interference immunity and robust stability. The peak to peak vibration amplitudes of flexible rotor are less than 60μm at the first critical speed of flexible rotors, and the results indicate that H∞ controller for the active magnetic bearings with flexible rotor system is stable through the first critical speed of the flexible rotor system.
Farsi abstract :
كنترل ∞H براي ياتاقان هاي مغناطيسي فعال (AMBS) با سيستم روتور انعطاف پذير در اين مقاله طراحي شده است. معادلات حركت AMBS و سيستم روتور انعطاف پذير بر اساس روش المان محدود (FEM) ساخته شده است. ماتريس تابع وزن از كنترل ∞H براي AMBS براي هر دو حساسيت و حساسيت مكمل تئوري كنترل∞H مورد مطالعه قرار گرفت. آزمايش بر روي يك دكل آزمون چرخشي با ياطاقان هاي انعطاف پذير مغناطيسي با درجه آزادي چهار تكميل شد. نتايج تجربي نشان مي دهد كه روش كنترل ∞H نسبت به كنترل سنتي PID داراي توانايي بهتري براي كاهش لرزش مي باشد. كنترل ∞H توسط اثربخشي ايمني تداخل و ثبات قدرتمند خصوصيت دهي مي شود. از يك قله تا قله ديگر دامنه ارتعاش روتور انعطاف پذير در اولين سرعت بحراني روتورهاي انعطاف پذير كمتر از μm60 است. نتايج نشان مي دهد كه كنترل كننده ∞H براي ياتاقانهاي مغناطيسي فعال با سيستم روتور انعطاف پذير از طريق اولين سرعت بحراني سيستم روتور انعطاف پذير پايدار است.
Keywords :
Active magnetic bearing (AMB) , H∞ control , Flexible rotor , Finite element methods
Journal title :
Astroparticle Physics