Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Điều Khiển Phi Tuyến của Hệ Truyền Động Có Từ Tính
Tóm tắt
Bài báo xem xét một số vấn đề cản trở liên quan đến việc sử dụng công nghệ hộp số từ và khớp nối từ trong các hệ thống điều khiển servo hiệu suất cao. Một mẫu khớp nối từ được sử dụng làm cơ sở để chứng minh rằng đặc tính truyền mô-men xoắn cơ bản là không tuyến tính một cách đáng kể khi mô-men xoắn truyền đạt tiếp cận gần tối đa mô-men xoắn kéo của thiết bị. Kết quả cho thấy rằng các bộ điều khiển tuyến tính cho điều khiển tốc độ tỷ lệ cộng tích phân (PI) và điều khiển vị trí tỷ lệ cộng vi phân (PD) mang lại hiệu suất chấp nhận được miễn là khớp nối từ hoạt động dưới 80% mô-men xoắn kéo thiết kế. Để bù đắp hoàn toàn cho tính không tuyến tính vốn có của đặc tính truyền mô-men xoắn, các định luật điều khiển phản hồi tuyến tính hóa và các biến trạng thái được xây dựng, dẫn đến đặc tính đầu vào-đầu ra chính xác tuyến tính cho điều khiển vị trí và tốc độ của các hệ thống truyền động có từ tính. Với việc bổ sung phản hồi trạng thái, động lực học vòng đóng cho cả điều khiển vị trí và tốc độ của một hệ thống truyền động có từ tính có thể được thiết kế để thỏa mãn phản hồi tuyến tính tối ưu hóa theo tích phân của thời gian nhân với sai số tuyệt đối (ITAE) cho một tín hiệu bước. Những kết quả xuất sắc được chứng minh thông qua mô phỏng và thực thi theo thời gian thực trên một mô hình hệ thống truyền động có từ tính.
Từ khóa
#hệ truyền động từ tính #điều khiển phi tuyến #khớp nối từ #mô-men xoắn #điều khiển tốc độ #điều khiển vị trí #phản hồi trạng thái #tối ưu hóa ITAETài liệu tham khảo
L. N. Jian, K. T. Chau, Y. Gong, J. Z. Jiang, Y. Chuang, W. L. Li. Comparison of coaxial magnetic gears with different topologies. IEEE Transactions on Magnetics, vol. 45, no. 10, pp. 4526–4529, 2009.
J. Rens, K. Atallah, S. D. Calverley, D. Howe. A novel magnetic harmonic gear. IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 46, no. 1, pp. 206–212, 2010.
R. C. Holehouse, K. Atallah, J. B. Wang. Design and realization of a linear magnetic gear. IEEE Transactions on Magnetics, vol. 47, no. 10, pp. 4171–4174, 2011.
C. C. Huang, M. C. Tsai, D. G. Dorrell, B. J. Lin. Development of a magnetic planetary gearbox. IEEE Transactions on Magnetics, vol. 44, no. 3, pp. 403–412, 2008.
M. C. Tsai, C. C. Huang. Development of a variable-inertia device with a magnetic planetary gearbox. IEEE Transactions on Magnetics, vol. 16, no. 6, pp. 1120–1128, 2011.
K. Atallah, S. D. Calverley, D. Howe. Design, analysis and realisation of a high-performance magnetic gear. IEE Proceedings on Electrical Power Applications, vol. 151, no. 2, pp. 135–143, 2004.
E. Gouda, S. Mezani, L. Baghli, A. Rezzoug. Comparative study between mechanical and magnetic planetary gears. IEEE Transactions on Magnetics, vol. 47, no. 2, pp. 439–450, 2011.
P. O. Rasmussen, T. O. Andersen, F. T. Jorgensen, O. Nielsen. Development of a high-performance magnetic gear. IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 41, no. 3, pp. 764–770, 2005.
B. S. Kim, J. B. Song, J. J. Park. A serial-type dual actuator unit with planetary gear train: Basic design and applications. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, vol. 15, no. 1, pp. 108–116, 2010.
H. S. Yan, Y. C. Wu. A novel design of a brushless DC motor integrated with an embedded planetary gear train. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, vol. 11, no.5, pp. 551–557, 2006.
K. Atallah, J. Rens, S. Mezani, D. Howe. A novel "pseudo" direct-drive brushless permanent magnet machine. IEEE Transactions on Magnetics, vol. 44, no. 11, pp. 4349–4352, 2008.
K. T. Chau, C. C. Chan, C. H. Liu. Overview of permanent-magnet brushless drives for electric and hybrid electric vehicles. IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 55, no. 6, pp. 2246–2257, 2008.
L. N. Jian, G. Q. Xu, Y. Y. Wu, Z. Cheng, J. J. Song. A novel power-train using coaxial magnetic gear for power-split hybrid electric vehicles. In Proceedings of IEEE International Conference on Electrical Machines and Systems, IEEE, Beijing, China, pp. 1–6, 2011.
L. N. Jian, K. T. Chau, J. Z. Jiang. An integrated magnetic-geared permanent-magnet in-wheel motor drive for electric vehicles. In Proceedings of IEEE International Conference on Vehicle Power and Propulsion, IEEE, Heilongjiang, China, pp. 1–6, 2008.
N. W. Frank, H. A. Toliyat. Gearing ratios of a magnetic gear for marine applications. In Proceedings of IEEE Electric Ship Technologies Symposium, IEEE, Baltimore, Maryland USA, pp. 477–481, 2009.
L. N. Jian, K. T. Chau, D. Zhang, J. Z. Jiang, Z. Wang. A magnetic-geared outer-rotor permanent-magnet brush-less machine for wind power generation. In Proceedings of the 42nd IAS Annual Meeting, Conference Record of the 2007 IEEE Industry Applications Conference, IEEE, Calgary, Canada, pp. 573–580, 2007.
N. W. Frank, H. A. Toliyat. Gearing ratios of a magnetic gear for wind turbines. In Proceedings of the IEEE International Electric Machines and Drives Conference, IEEE, Miami, USA, pp. 1224–1230, 2009.
G. Q. Bao, K. F. Mao. A wind energy conversion system with field modulated magnetic gear. In Proceedings of the Power and Energy Engineering Conference, IEEE, Wuhan, China, pp. 1–4, 2011.
L. Shah, A. Cruden, B. W. Williams. A magnetic gear box for application with a contra-rotating tidal turbine. In Proceedings of the 7th International Conference on Power Electronics and Drive Systems, IEEE, Bangkok, Thailand, pp. 989–993, 2007.
W. L. Li, K. T. Chau, J. Z. Jiang. Application of linear magnetic gears for pseudo-direct-drive oceanic wave energy harvesting. IEEE Transactions on Magnetics, vol. 47, no. 10, pp. 2624–2627, 2011.
Y. Du, K. T. Chau, M. Cheng, Y. B. Wang. A linear magnetic-geared permanent magnet machine for wave energy generation. In Proceedings of International Conference on Electrical Machines and Systems, IEEE, Incheon, South Korea, pp. 1538–1541, 2010.
R. G. Montague, C. M. Bingham, K. Atallah. Characterisation and modelling of magnetic couplings and gears for servo control systems. In Proceedings of the 5th IET International Conference on Power Electronics, Machines and Drives, IET, Brighton, England, pp. 1–6, 2010.
R. G. Montague, C. M. Bingham, K. Atallah. Servo control of magnetic gears. IEEE/ASME Transactions on Mecha-tronics, vol. 17, no. 2, pp. 269–278, 2012.
R. G. Montague, C. M. Bingham, K. Atallah. Magnetic gear dynamics for servo control. In Proceedings of the 15th IEEE Mediterranean Electrotechnical Conference, IEEE, Valetta, Malta, pp. 1192–1197, 2010.
R. G. Montague, C. M. Bingham, K. Atallah. Dual-observer-based position-servo control of a magnetic gear. IET Electrical Power Applications, vol.5, no. 9, pp. 708–714, 2011.
R. G. Montague, C. M. Bingham, K. Atallah. Magnetic gear overload detection and remedial strategies for servo-drive systems. In Proceedings of the International Symposium on Power Electronics Electrical Drives Automation and Motion, IEEE, Pisa, Italy, pp. 523–528, 2010.
R. G. Montague, C. M. Bingham, K. Atallah. Magnetic gear pole-slip prevention using explicit model predictive control. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, vol.18, no. 5, pp. 1535–1543, 2012.
S. E. Talole, J. P. Kolhe, S. B. Phadke. Extended-state-observer-based control of flexible-joint system with experimental validation. IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 57, no. 4, pp. 1411–1419, 2010.
C. I. Byrnes, A. Isidori. Global feedback stabilization of nonlinear systems. In Proceedings of the 24th IEEE Conference on Decision and Control, IEEE, Florida, USA, pp. 1031–1037, 1985.
L. Hunt, R. J. Su, G. Meyer. Global transformations of nonlinear systems. IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 28, no. 1, pp. 24–31, 1983.