Dimensionamento, modelagem e controle de mancais magnéticos. - Bourdon, Daniel (2002)
Este trabalho estuda o desempenho dos sistemas de controle PID, controle por realimentação de estados e controle não-linear projetado por Transformação Global, com relação ao comportamento do modelo de um eixo sustentado por mancais magnéticos com 4 graus de liberdade, sujeito a perturbações externas. Foi desenvolvido um método geral de dimensionamento para mancais magnéticos por computador, buscando otimizar as dimensões para obter respostas mais rápidas e eficientes. O método serve como base para a montagem do modelo matemático do mancal magnético. Foi modelado um eixo rígido suspenso por 4 mancais, considerando a sua dinâmica em todas as direções radiais, sujeito a efeitos de vibração por excentricidade do eixo, forças de trabalho, efeitos giroscópicos, saturação magnética, indutância e resistência elétrica, perdas magnéticas, entre outros. Foi desenvolvido um método para modelar os efeitos da saturação magnética do núcleo do magneto, para simular seus efeitos na dinâmica do eixo. Foram projetados 3 tipos de sistema de controle para estabilizar o eixo e estudar seu desempenho: o controle PID e o controle por realimentação de estados são controles lineares simples, projetados a partir da linearização do sistema por Expansão em Série de Taylor, e o controle não-linear, que tem seu algoritmo projetado a partir da linearização do modelo do sistema pelo método da Transformação global e o projeto dos ganhos por imposição de pólos. Realizaram-se simulações de situações variadas para gerar respostas do sistema com cada controle e analisá-las. Foram ajustados os parâmetros de cada controle para se ter o melhor desempenho para comparação. O controle não-linear mostrou-se mais adaptado ao mancal magnético, pois tem maior desempenho nas condições de trabalho de projeto e pode manter o sistema estável numa ampla faixa de situações.