Projeto de um sistema de controle para um rotor apoiado por mancais magnéticos.
| Ano de defesa: | 1996 |
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| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
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| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
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| País: |
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3142/tde-12112024-113925/ |
Resumo: | Sequencia de etapas do projeto de um sistema de controle para um rotor apoiado por mancais magneticos a ser utilizado como elemento de bombeamento em um tunel de cavitacao. A utilizacao de mancais magneticos permite a eliminacao de contato entre as partes rotativas e fixas do tunel, tornando os ensaios hidrodinamicos mais confiaveis. O rotor encontra-se apoiado em 5 eixos, sendo 2 radiais e 3 axiais. O sistema de controle portanto e composto de 5 sensores de posicao, 5 malhas de controle e 12 etapas de potencia (2 para cada eixo, em configuracao inversor/nao inversor e 4 para o eixo radial responsavel pela sustentacao vertical do rotor). Antes de iniciar a construcao do sistema de controle, foi feito um modelo em computador do conjunto rotor + mancais, descrito atraves das equacoes diferenciais nao-lineares que relacionam as correntes que circulam pelos eletroimas dos mancais com os deslocamentos nos 5 eixos de atuacao. Atraves desse modelo pode-se obter um conjunto inicial de controladores, permitindo uma levitacao estavel, e possibilitando assim a obtencao das funcoes de transferencia relativas as malhas abertas dos 5 eixos de atuacao. Alem disso, linearizando-se as equacoes diferenciais em torno dos pontos de operacao, obtiveram-se as matrizes a, b e c relativas aos 5 eixos, que forneceram as funcoes de transferencia teoricas, para comparacao com os resultados praticos. |
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Projeto de um sistema de controle para um rotor apoiado por mancais magnéticos.Untitled in englishAmplificadores chaveadosControl theoryMacais magnéticosMagnetic stretchersSwitched amplifiersTeoria de controleSequencia de etapas do projeto de um sistema de controle para um rotor apoiado por mancais magneticos a ser utilizado como elemento de bombeamento em um tunel de cavitacao. A utilizacao de mancais magneticos permite a eliminacao de contato entre as partes rotativas e fixas do tunel, tornando os ensaios hidrodinamicos mais confiaveis. O rotor encontra-se apoiado em 5 eixos, sendo 2 radiais e 3 axiais. O sistema de controle portanto e composto de 5 sensores de posicao, 5 malhas de controle e 12 etapas de potencia (2 para cada eixo, em configuracao inversor/nao inversor e 4 para o eixo radial responsavel pela sustentacao vertical do rotor). Antes de iniciar a construcao do sistema de controle, foi feito um modelo em computador do conjunto rotor + mancais, descrito atraves das equacoes diferenciais nao-lineares que relacionam as correntes que circulam pelos eletroimas dos mancais com os deslocamentos nos 5 eixos de atuacao. Atraves desse modelo pode-se obter um conjunto inicial de controladores, permitindo uma levitacao estavel, e possibilitando assim a obtencao das funcoes de transferencia relativas as malhas abertas dos 5 eixos de atuacao. Alem disso, linearizando-se as equacoes diferenciais em torno dos pontos de operacao, obtiveram-se as matrizes a, b e c relativas aos 5 eixos, que forneceram as funcoes de transferencia teoricas, para comparacao com os resultados praticos.This work describes the steps of the project of a control system for a rotor suspended by magnetic bearings used as a pump in a cavitation tunnel. The use of magnetic bearings allows elimination of contact between rotating and fixed parts of the tunnel, turning hydrodynamic experiments more reliable. The rotor is suspended by five axes, being two of them radial and three axial. Thereby, the control system is composed by five position sensors, five control loops and twelve power stages ( two for each axis, in an inverting / non - inverting configuration and four for the radial axis responsble for the vertical suspension of the rotor ). Before beginning the constrution of the control system, a computer model of the rotor + bearings set has been made, described by the non - linear differential equations relating the currents flowing through the electromagnets of the bearings with the displacements of the five axis of actuation. Through this model an initial set of controllers was obtained, allowing a stable levitation, tumig the obtention of the open-loop transfer functions relative to the five axis of actuation possible. Beyond this, by linearizing the differential equations around the points of operation, the A, Band C matrices relative to the five axis were obtained, which furnished the theoretical transfer functions, for comparison with practical results. The control system il1)plementation was based on analogue, active filters for the controllers and high efficiency switching amplifiers for the power stages. The position sensors are Ofthe eddy-current type, with high linearity. Once obtained the open-loop transfer functions relative to the five axis, the controllers were designed using frequency domain techniques, specifically Hoo, due to the necessity of a closed loop transfer function with well defined characteristics,shaped for this special use. _ With the proved operation of the control system, the rotor + bearings set was mounted in the tunnel, where due to the environmental change ( air to water) the open loop transfer functions suffered changes, leading to a reproject of the controllers, again using Hoo techniques.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPSales, Roberto MouraPorsch, Michael Claudio1996-12-19info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3142/tde-12112024-113925/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2024-11-12T13:44:02Zoai:teses.usp.br:tde-12112024-113925Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212024-11-12T13:44:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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