Badania porównawcze liniowych regulatorów dla lewitacji magnetycznej

pol Article in Polish DOI: 10.14313/PAR_229/51

Denis Jasik *, send Dawid Wajnert ** * Filplast Sp. z o.o., Głogówek ** Politechnika Opolska, Wydział Elektrotechniki, Automatyki i Informatyki, Katedra Elektrotechniki i Mechatroniki

Download Article

Streszczenie

W artykule przedstawiono sposób implementacji algorytmów regulacji do sterowania lewitacją magnetyczną wykorzystując system szybkiego prototypowania bazujący na karcie dSPACE DS1104 wraz z oprogramowaniem MATLAB/Simulink. Praca przedstawia możliwości uzyskania zjawiska lewitacji magnetycznej oraz opisuje obiekt, na którym były prowadzone badania. Rozpatrywany obiekt przedstawiono za pomocą modelu matematycznego, na podstawie którego zbudowano model symulacyjny w programie MATLAB. Kolejno określono rozpatrywane wskaźniki jakości regulacji oraz zdefiniowano trzy układy podlegające badaniu: PI-PID, LQR, LQI. Na zakończenie porównano wskaźniki jakości regulacji dla każdego układu.

Słowa kluczowe

lewitacja magnetyczna, synteza układów regulacji, szybkie prototypowanie

Research on Linear Regulators for the Magnetic Levitation

Abstract

This work presents the implementation of the control algorithms for the magnetic levitation with using a rapid prototype system based on dSPACE DS1104 card and MATLAB/Simulink software. The work presents the possibility of obtaining the phenomenon of magnetic levitation and description of the object on which the research was conducted. The mathematical model of the object was formulated, its parameters were determined, and the simulation model was developed in MATLAB/Simulink. After introducing control system performance indices, three different regulators were defined: PI-PID, LQR and LQI. Finally, the results of implemented control algorithms for different settings has been shown. Control system performance indices of all three regulators were compared.

Keywords

control system synthesis, magnetic levitation, rapid prototyping

Bibliography

  1. Bączyk R., Lewandowski D., Pluciński P., Pomiary i sterowanie w dydaktycznym modelu lewitacji magnetycznej, „Pomiary Automatyka Robotyka”, R. 16, Nr 2, 2012, 456–462.
  2. Unni A.C., Junghare A.S., Mohan V., Ongsakul W., PID, fuzzy and LQR controllers for magnetic levitation system. [in:] 2016 International Conference on Cogeneration, Small Power Plants and District Energy (ICUE), DOI: 10.1109/COGEN.2016.7728977.
  3. Piłat A., Sterowanie układami magnetycznej lewitacji. PhD thesis, Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki, Kraków, 2002.
  4. Ghosh A., Krishnan T.R., Tejaswy P., Mandal A., Pradhan J.K., Ranasingh S., Design and implementation of a 2-DOF PID compensation for magnetic levitation systems. “ISA Transactions”, Vol. 53, Iss. 4, 2014, 1216–1222, DOI: 10.1016/j.isatra.2014.05.015.
  5. Bauer W., Dziwiński T., Baranowski J., Piątek P., Zagórowska M., Comparison of Performance Indices for Tuning of PI lD m Controller for Magnetic Levitation System. [in:] Advances in Modelling and Control of Non-integer-Order Systems, Springer, Cham, 2015, 125–133, DOI: 10.1007/978-3-319-09900-2_12.
  6. Piłat A., A comparative study of PI lD m controller approximations exemplified by active magnetic levitation system. [in:] Mitkowski W., Kacprzyk J., Baranowski J. (eds.) Theory & Appl. of Non-integer Order Syst. LNEE, Vol. 257, 2013, Springer, Heidelberg, 231–241, DOI: 10.1007/978-3-319-00933-9_21.
  7. Baranowski J., Piątek P., Nonlinear dynamical feedback for motion control of magnetic levitation system, [in:] Proceedings of 13th International Power Electronics and Motion Control Conference, 2008, DOI: 10.1109/EPEPEMC.2008.4635471.
  8. Jaroszyński J., Ziętkiewicz J., Feedback linearization based nonlinear control of magnetic levitation system, “Studia z Automatyki i Informatyki”, Vol. 41, 2016, 35–46.
  9. Jasik D., Badanie lewitacji magnetycznej z wykorzystaniem karty dSpace ds1104, praca dyplomowa, Politechnika Opolska, Opole 2017.
  10. Nota katalogowa czujnika BAW M30ME-UAC10BS04G firmy Balluff.
  11. Wajnert D., Charakterystyki pracy łożyska magnetycznego z uwzględnieniem jego układu regulacji, praca doktorska, Politechnika Opolska, Opole 2011.