Active control of rotor vibrations in electric drivers

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology | Diplomityö
Date
2008
Major/Subject
Systeemitekniikka
Mcode
AS-74
Degree programme
Language
en
Pages
81
Series
Abstract
Kiinnostus sähkökoneiden värähtelyjen aktiivivaimennukseen kasvaa jatkuvasti. Aktiivivaimennuksella toteutetaan roottorivärähtelyjen tarkka hallinta, mikä puolestaan mahdollistaa entistä pienemmän roottorinilmavälin käytön. Tästä seuraa moottorin hyötysuhteen merkittävä kasvu. Perinteisesti moottorin ominaistaajuudet rajoittavat käytettävissä olevia pyörimisnopeuksia huomattavasti, ja kun nämä rajoitteet poistuvat, voidaan samaa konetta käyttää useissa erilaisissa ajo-olosuhteissa. Tämä mahdollistaa sarjatuotannon, mikä vähentää moottoreiden kokonaiskustannuksia sekä toimitusaikoja. Työn tavoitteena on kehittää säätölaki uudelle toimilaitteelle, joka on suunniteltu vaimentamaan roottorin säteittäiset värähtelyt. Uusi toimilaite on staattoriin asennettava ylimääräinen käämi, johon ohjattava virta tuottaa roottoriin tarvittavan vastavoiman. Kokonaismalli koostuu useasta osamallista, ja tämä mallirakenne mahdollistaa luotujen säätöalgoritmien käytön sellaisenaan useissa eri prosesseissa, joilla on samankaltainen rakenne. Työssä esitetään yksityiskohtaisesti jäykän periodisen värähtelyprosessin, jonka tulo- ja lähtökuvaukset ovat lineaarisesti riippuvaisia, mallintaminen tilaesityksenä käyttäen aliavaruus- ja mallivirhe identifiointia. Säädön tavoitteena on poistaa tai vaimentaa roottorin värähtelyt. Säätö toteutetaan käyttäen hyväksi perinteisiä säätömenetelmiä, etenkin LQ-säätöä. Tämä menetelmä ja tilasäätö yleisellä tasolla esitetään sekä teoreettisesti että käytännön toteutuksen. Työssä esitetään myös pääpiirteittäin ns. Konvergoivan säädön (Convergent Control) ja modifioidun adaptiivisen säädön algoritmit, mikä mahdollistaa eri säätömenetelmien vertailun keskenään. Säätimen toiminta varmennetaan kattavien simulointien avulla käyttäen Simulink ja FE malleja, jotka on laadittu uuden toimilaitteen ja roottorin dynamiikan tarkaksi kuvaamiseksi. Kehitettyjä algoritmeja voidaan käyttää sellaisenaan käytännössä mille tahansa prosessille, jolla on samankaltainen mallirakenne. Ongelmaan kehitetyn ratkaisun käyttökohteet eivät siis rajoitu vain sähkömoottoreihin vaan yleisesti kaikkiin samantyyppisiin värähtelyn hallintaa vaativiin prosesseihin.
Description
Supervisor
Koivo, Heikki
Thesis advisor
Zenger, Kai
Keywords
convergent control, convergent control, dynamical disturbance, dynaaminen häiriö, electric motor, identifiointi, identification, LQ-säätö, LQ-control, mallintaminen, modeling, roottorivärähtely, rotor vibration, sähkömoottori, state-feedback, tilasäätö, vibration control, värähtelynhallinta
Other note
Citation