Control Parameter Tuning of Magnetic Bearing PID Controller Based on Expansion Coefficient Critical Proportion

Yu, Yang; Wang, Xi Ping; Li, Guo; Fan, Min

doi:10.4028/www.scientific.net/amm.150.24

Cited by 4 publications

(3 citation statements)

References 1 publication

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…However, for complex control systems, the optimal parameters for the tuning of the controller need intelligent optimization algorithms. Instances of such intelligent algorithms are particle group algorithms (Karakuzu, 2010), genetic algorithms (Ortiz et al, 2018), neural network algorithms (Sheng et al, 2017) and various new bionic intelligence algorithms, e.g., bat algorithms (Li et al, 2018;Xue et al,2015), cuckoo search algorithms (Yildiz, 2012;Gandomi et al, 2011), etc. Extended research has been done on tuning controller parameters in recent years. Soma et al (2004) proposed a fictitious reference iterative tuning (FRIT), where only one shot of experimental data is required to perform the offline non-Y.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Parameter tuning of robust adaptive fuzzy controller for 3D elliptical vibration-assisted cutting

Wang

et al. 2021

Mech. Sci.

View full text Add to dashboard Cite

Abstract. Elliptical vibration cutting (EVC), as a precision machining technology, is used in many applications. In precision machining, control accuracy plays an essential role in improving the machinability of difficult-to-machine materials. To improve the control accuracy, dynamic and static characteristics of the system need to be tuned to obtain the optimal parameters. In this paper, we use a glowworm algorithm with an improved adaptive step size to tune the parameters of a robust adaptive fuzzy controller. We then obtain the optimal controller parameters through simulation. The optimal solution of the controller parameters is then applied to a 3D EVC system model for simulation and closed-loop testing experiments. The results indicate that a good agreement between the ideal curve and the tracking signal curve verifies the optimality of the controller parameters. Finally, under certain cutting conditions, the workpieces of three different materials are cut with two different cutting methods. The study revealed that the surface roughness value is reduced by 20 %–32 %, which further verifies the effectiveness of the optimal controller's parameters.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Parameter tuning of robust adaptive fuzzy controller for 3D elliptical vibration-assisted cutting

Wang

et al. 2021

Mech. Sci.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Proportionalintegral-derivative (PID) control method was already used at the early days of AMB. [3][4][5] It requires a small computing power and provides good robustness and stability, considering the operating point to be inside of a linear performance range of the AMB. PID control procedure associated with the design of decentralized controllers is able to control AMB systems with collocation of force and sensed direction of rotor movement at the position sensor's location, giving stability for discrete time control.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Linearized PID control in a nonlinear model of an active hydromagnetic journal bearing

Farmakopoulos

Thanou

Nikolakopoulos

et al. 2014

Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C:

View full text Add to dashboard Cite

A proportional-integral-derivative (PID) control model of an active hydromagnetic journal bearing (AHJB) is presented here and its design guidelines are explicitly described. The nonlinear rotor equations of motion, is introduced. Then, the linearization of these equations in the bearing specific equilibrium point is performed and presented along with the appropriate PID gains. Consequentially, the linear equation is transformed via Laplace method and the control model of the AHJB is finally developed. The multiphysics module of Ansys is used to calculate the forces that the hydrodynamic lubrication applies to the rotor, in every position of the rotor, during its movement inside the bearing. This has been done, in order not to have linear equations of the hydrodynamic forces, but the real, nonlinear equations. The nonlinear equations are used for the electromagnetic forces too. The Matlab software is used to simulate the components that the AHJB is consisted of. The P, I, and D gains are the obtained results of this simulations, which are produced via robust control method, in single-input-single-output tool module. Finally, the Simulink module of Matlab is energized to check the control characteristics of the developed AHJB system, taking into account the nonlinear equations of motion of the system, in combination with the rotor unbalance and gyroscopic effects and the saturation of the coils. The rotor response, the overshoot, the rotor center vibration are controlled using the above produced P, I, and D gains. Several plots are constructed and presented, such as the rotor orbits, to show the possibility of the AHJB control.

show abstract

“…Η αναλογική -ολοκληρωτικήδιαφορική μέθοδος ελέγχου (PID) χρησιμοποιούνταν ήδη από τον πρώτο καιρό των ενεργών ηλεκτρομαγνητικών εδράνων [37][38][39].…”

Section: έλεγχος ενεργών ηλεκτρομαγνητικών εδράνωνunclassified

Σχεδιασμός Υβριδικού Εδράνου Ολίσθησης (Υδροδυναμικού - Ηλεκτρομαγνητικού)

Φαρμακόπουλος¹

View full text Add to dashboard Cite

Η παρούσα διδακτορική διατριβή αναφέρεται σε έδρανα ολίσθησης. Συγκεκριμένα, αναφέρεται στο σχεδιασμό και την κατασκευή ενός νέου, πρωτότυπου υβριδικού εδράνου ολίσθησης, το οποίο έχει τη δυνατότητα να λειτουργεί είτε ως υδροδυναμικό, είτε ως ενεργό ηλεκτρομαγνητικό, είτε ως υβριδικό, δηλαδή υδροδυναμικό και ενεργό ηλεκτρομαγνητικό ταυτόχρονα.Προκειμένου να πραγματοποιηθεί ο σχεδιασμός και η κατασκευή του συγκεκριμένου υβριδικού εδράνου ολίσθησης, έγιναν υπολογισμοί και προσομοίωση του υδροδυναμικού πεδίου για τα υδροδυναμικά έδρανα ολίσθησης και του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου για τα ηλεκτρομαγνητικά έδρανα στο πρόγραμμα ANSYS. Η προσομοίωση των υβριδικών εδράνων ολίσθησης έγινε με επαναληπτική διαδικασία μεταξύ του υδροδυναμικού και του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου προκειμένου να υπολογίζεται το κάθε επιθυμητό μέγεθος.Για το σχεδιασμό του υβριδικού εδράνου ολίσθησης χρησιμοποιήθηκε το σχεδιαστικό πρόγραμμα CATIA.Για την προσομοίωση του ελέγχου του υβριδικού εδράνου ολίσθησης, χρησιμοποιήθηκε το πρόγραμμα Matlab, το οποίο ενεργοποιεί το πρόγραμμα Ansys για τον υπολογισμό των χαρακτηριστικών του υδροδυναμικού και του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου του εδράνου και το Simulink module του Matlab για τον υπολογισμό των χαρακτηριστικών του ελέγχου, ώστε να γίνονται όλοι οι απαραίτητοι υπολογισμοί αυτοματοποιημένα.Τέλος, έγιναν υπολογισμοί και προσομοίωση δυναμικής περιστρεφόμενων αξόνων, με στήριξη του ρότορα σε δύο έδρανα και δίσκο προσαρμοσμένο στον ρότορα, στο πρόγραμμα Matlab, με σύνδεση με το Ansys για τον υπολογισμό των συντελεστών ελαστικότητας και απόσβεσης και το Simulink module του Matlab για τον υπολογισμό των χαρακτηριστικών του ελέγχου, με σκοπό την ολοκληρωμένη ανάλυση του συστήματος.Συμπερασματικά, μέσω της συγκεκριμένης διδακτορικής διατριβής αποδεικνύεται πως ο σχεδιασμός, η λειτουργία και η κατασκευή του συγκεκριμένου πρωτότυπου υβριδικού εδράνου ολίσθησης είναι εφικτά, και από τα αποτελέσματα προκύπτει πως η λειτουργία ενός τέτοιου υβριδικού εδράνου ολίσθησης, έχει πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με άλλα έδρανα στήριξης περιστρεφόμενων αξόνων, είτε αυτά είναι απλά είτε υβριδικά και μπορεί να εφαρμοστεί είτε σε εργαστηριακό επίπεδο είτε σε βιομηχανικές εφαρμογές.

show abstract

Control Parameter Tuning of Magnetic Bearing PID Controller Based on Expansion Coefficient Critical Proportion

Cited by 4 publications

References 1 publication

Parameter tuning of robust adaptive fuzzy controller for 3D elliptical vibration-assisted cutting

Parameter tuning of robust adaptive fuzzy controller for 3D elliptical vibration-assisted cutting

Linearized PID control in a nonlinear model of an active hydromagnetic journal bearing

Σχεδιασμός Υβριδικού Εδράνου Ολίσθησης (Υδροδυναμικού - Ηλεκτρομαγνητικού)

Contact Info

Product

Resources

About