HASAN FATİH ERTUĞRUL, KADİR ERKAN, HÜSEYİN ÜVET

4-KUTUPLU KARMA ELEKTROMIKNATISIN 3 SERBESTLİK DERECESİNDE MANYETİK YASTIKLAMA KONTROLÜ

Bu çalışmada, 4-kutuplu karma elektromıknatısın doğrusal motorla birleştirilmesi ile elde edilen esnek taşıma sisteminin, manyetik yastıklama kuvvet ve moment karakteristikleri 3 boyutlu sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Ortaya çıkan sonuçlar dikkate alınarak sistemin 3 eksende hareket dinamiğine karşılık gelen doğrusal sistem modeli türetilmiştir. Karma elektromıknatıs yapısı gereği doğrusal olmayan bir karakteristiğe sahiptir ve kontrol edilebilirlik noktasında kararsızlık göstermektedir. Sistemin kontrolünü sağlamak amacıyla her bir eksen için gerilimle uyartım durumu dikkate alınarak durum geri beslemeli integral denetleyicileri kutup atama yöntemi kullanılarak tasarlanmıştır. Denetleyici kutupları katsayılar diyagramı yöntemi (Kanonik polinom yöntemi) kullanılarak belirlenmiştir. Manyetik yastıklama sistemi sadece hava aralıklarını ölçen algılayıcılar içermektedir. Sisteme ilişkin diğer durumların ölçülebilmesi amacıyla her bir eksen takımı için durum ve bozucu girişi kestirimini gerçekleştiren bozucu giriş gözlemcileri tasarlanmış ve kontrol çevrimine entegre edilmiştir. Gözlemlenen bozucu giriş değerleri uygun dönüştürme kazancı ile çarpılarak kontrol yoluna ileri beslenmiş böylece sistemin gürbüz kontrolü sağlanmıştır. Deneysel sonuçlar önerilen kontrol yaklaşımlarının etkinliğini başarılı bir biçimde göstermiştir.

Anahtar Kelimeler:

4-Kutuplu karma elektromıknatıs, manyetik yastıklama; bozucu giriş gözlemcisi.

PDF

___

KAYNAKLAR(References)
Sinha, P. K., Electromagnetic Suspension, Dynamics and Control, Peter Peregrinus, Ltd., London, U. K., 1987
Boldea, I., Linear Electric Machines, Drives, and Maglevs Handbook, CRC Press 2013.
M. Morishita, T. Azukizawa, S. Kanda, N. Tamura, and T. Yokoyama, “A new Maglev system for magnetically levitated carrier system,” IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 38, no. 4, pp. 230–236, 1989.
Y. Yakushi, T. Koseki and S. Sone, "3 degree-of-freedom zero power magnetic levitation control by a 4-pole type electromagnet", International Power Electronics Conference,vol.4, pp.2136-2141, April 3-7, 2000, Tokyo, Japan.
J. Liu, K. Yakushi, T. Koseki and S. Sone,"3 degrees of freedom control of zero- power magnetic levitation for flexible transport system", The 16th International Conference on Magnetically Levitated Systems and Linear Drives,pp.382-386, June 7-10,2000, Rio de Janeiro, Brazil.
J. Liu, T. Koseki ,“Robust Control of a 4-Pole Electromagnet in Semi-Zero-Power Levitation Scheme with a Disturbance Observer” The Transactions of I.E.E. Japan, A Publication of Industry Applications Society Vol. 122-D, No. 1, pp. 7-15, January 2002
J. Liu, T. Koseki,“4 Poles 3 Degrees of Freedom Magnetic Levitation Control and its Coordination with Two-Dimensional Linear Motor”, The 17th International Conference on Magnetically Levitated Systems and Linear Drives, (Switzerland), September 2nd-6th, 2002
J. Liu, T. Koseki, “3 Degrees of Freedom Control of Semi-Zero-Power Magnetic Levitation Suitable for Two-Dimensional Linear Motor” International Conference on Electrical Machines and System (ICEMS2001), Vol. 2, pp. 976-981, August 2001, Shenyang, China.
K. Erkan, B. Acarkan, and T. Koseki, “Zero-Power Levitation Control Design for a 4-Pole Electromagnet on the Basis of a Transfer Function Approach,” 2007 IEEE International Electric Machines & Drives Conference, pp. 1751–1756, May 2007.
K. Erkan, B. Okur, T. Koseki, and F. Yigit, “Experimental evaluation of zero-power levitation control by transfer function approach for a 4-pole hybrid electromagnet,” 2011 IEEE International Conference on Mechatronics, pp. 23–28, Apr. 2011.
J. Liu, T. Koseki, S. Inui, Y. Ohira, “The 2-Dimensional LSM Drive Experiments with 4-Pole 3 Degree-of-Freedom Maglev Control Electromagnet”, IEEJ Technical Meeting on Linear Drives, October 2002, Tokyo
Y. Makino, L. Kovudhikulrungsri, and T. Koseki, “6 Degrees of Freedom Control through Three Electromagnets and Three Linear Induction Motors.”, Symp. on Power Electronics, Electrical Drives, Automation & Motion, SPEEDAM 2004, Paper No.50, Jul-04, Italy
Y. Makino., K Erkan and T. Koseki, “Six Degrees of Freedom Control through Three Hybrid Electromagnets and Three Linear Motors for Two Dimensional Conveyance System”, The 16th Symposium on Electromagnetics and Dynamics, SEAD 2004, June 2004, Kita Kyushu, Japan
Ertuğrul,H.F. , Okur B. ,Erkan, K. ,Üvet,H., “An Evaluation of Zero Power Controlled Maglev Systems for Flexible Conveyance”, International Advanced Technologies Symposium (IATS), (2013, Ekim).
C. H. Kim, K. J. Kim, J. S. Yu, and H. W. Cho, “Dynamic performance evaluation of 5-DOF magnetic levitation and guidance device by using equivalent magnetic circuit model”, IEEE Trans. on Mag., vol. 49, no. 7, pp. 4156- 4159, 2013.
Ertuğrul, H. F., Okur, B., Erkan, K., Üvet, H. “3D Electromagnetic Simulation Of A 4-Pole Type Yoke Hybrid Electromagnet”, International Symposium on Electromagnetic Field, in Mechatronics, Electrical and Electronic Engineering, ISEF’2013, September 12nd-14th, 2013.
H. W. Cho, C. H. Kim, J. M. Kim, and H. S. Han, “Analysis on the Levitation Force Characteristics of Longitudinal Flux Type Levitation Magnet using Equivalent Magnetic Circuit Model”, The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers., vol. 60, no. 12, pp. 2236- 2245, 2011.
W. Barie and J. Chiasson, “Linear and Nonlinear state-space controllers for magnetic levitation” , International Journal of Systems Science, vol. 27, number 11, pp. 1153-1163.
Manabe, S.“Coefficient diagram method”, 14th IFAC Symposium on Automatic Control in Aerospace, Aug. 24-28, 1998, Seoul, Korea, 199- 210. (1998).
Katsuhiko Ogata, Modern Control Engineering, 5th Edition, Prentice Hall, 2009.