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- 주제어 : Active magnetic bearing(능동형 자기베어링) (검색결과 8 건)
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자기베어링 시스템을 위한 동기 노치필터 제어기와 스위칭 제어기의 비교연구
유승열(Seong Yeol Yoo),정진홍(Jin Hong Jeong),노명규(Myounggyu Noh) 대한기계학회 2012 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2012 No.11
Switching controllers for active magnetic bearings are claimed to minimize the copper losses, since they do not use bias currents. In this paper, we compare the performances of the switching controller with those of the widely-used proportional-derivative (PD) controller. The PD controller is combined with a synchronous notch filter to reduce the effect of the unbalance disturbance. The switching controller is designed so that the dynamics by the two controllers are almost identical. A system model is developed and the model includes the flexible modes of the rotor, dynamics of the sensors and amplifiers. Through the simulations, the performance of two control algorithms are compared.
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능동 자기 베어링을 위한 동기 노치필터 제어기와 스위칭 제어기의 성능 비교 연구
유승열(Seong Yeol Yoo),노명규(Myounggyu Noh) 대한기계학회 2013 大韓機械學會論文集A Vol.37 No.4
능동 자기베어링의 바이어스 선형화 방법은 자기베어링의 동역학적 성능과 선형성을 확보하지만, 바이어스 전류에 의한 상시 소모전력이 발생하여 시스템의 효율이 저하된다. 반면, 스위칭 제어기는 바이어스 전류를 사용하지 않아 베어링의 소비 전력을 최소화할 수 있다. 본 논문에서는 능동 자기베어링 시스템에 적용되는 스위칭 제어기와 동기 노치필터를 포함하는 비례-미분 제어기의 성능을 비교하였다. 공정하고 객관적인 비교를 위해 기준제어기인 동기 노치필터 제어기를 합리적으로 설계하고, 스위칭 제어기가 기준제어기와 동일한 동역학 특성을 갖도록 하였다. 회전축의 굽힘 유연모드 및 센서와 증폭기의 특성을 포함하는 시스템의 동역학 모델을 수립하고 성능 비교 지표를 수립하였다. 불평형 질량에 응답 측면에서 제어기를 비교하여, 저속 영역에서 스위칭 제어기가 기준제어기 대비 10 배 이상 동손을 저감할 수 있으나, 회전축의 굽힘 유연모드와 일치하는 회전 속도 근방에서는 스위칭 제어기가 유효하지 않음을 확인하였다. Switching controllers for active magnetic bearings are claimed to minimize the copper losses because they do not use bias currents. In this study, we compare the performances of the switching controller with those of the widely used proportional-derivative (PD) controller. The PD controller is combined with a synchronous notch filter to reduce the effect of the unbalance disturbance. For a fair and objective comparison, the PD controller is designed systematically. The switching controller is designed so that the dynamics of the two controllers are almost identical. A system model is developed. This model includes the flexible modes of the rotor and the dynamics of the sensors and amplifiers. The simulation results show that the switching controller indeed reduces the copper loss at lower speeds. However, it fails to operate around the speed close to the bending mode of the rotor.
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시스템 식별을 통한 자기베어링 장착 터보 압축기의 불평형 응답 예측
백성기(Seongiki Baek),노명규(Myounggyu Noh),이기욱(Kiwook Lee),박영우(Young-Woo Park),이남수(Nam Soo Lee),정진희(Jinhee Jeong) 대한기계학회 2016 大韓機械學會論文集A Vol.40 No.1
회전 기계에서 회전에 따른 진동은 성능 저하 및 고장의 직접적 원인이 되어, 진동을 예측하고 저감 방안을 수립하는 것이 매우 중요하지만, 회전 기계의 조립이나 설치 과정에서 발생하는 불평형의 변화나 지지 구조물의 진동 모드는 예측이 어려워 그 영향을 사전에 평가하기 어렵다. 본 논문에서는 자기베어링에 의해 지지된 터보 압축기의 전달함수를 시스템 식별과정을 통해 구하고 이를 활용하여 압축기의 불평형 응답을 예측한다. 식별된 전달함수는 회전체의 진동 모드와 지지 구조물의 진동 모드를 함께 포함하고 있어, 불평형 응답에 대한 지지 구조물의 영향을 실질적으로 평가할 수 있다. 저속 운전에 의해 불평형을 추정하고 정격 속도까지의 불평형 응답을 시험 결과와 비교하여 예측의 적절성과 문제점을 파악하였다. Since vibrations in rotating machinery is a direct cause of performance degradation and failures, it is very important to predict the level of vibrations as well as have a method to lower the vibrations to an acceptable level. However, the changes in balancing during installation and the vibrational modes of the support structure are difficult to predict. This paper presents a method for predicting the unbalanced response of a turbo-compressor supported by active magnetic bearings (AMBs). Transfer functions of the rotor are obtained through system identification using AMBs. These transfer functions contain not only the dynamics of the rotor but also the vibrational modes of the support structure. Using these transfer functions, the unbalanced response is calculated and compared with the run-up data obtained from a compressor prototype. The predictions revealed the effects of the support structure, validating the efficacy of the method.
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남성규(Sunggyu Nam),노명규(Myounggyu Noh),박영우(Young-Woo Park),이남수(Nam Soo Lee),정진희(Jinhee Jeong) 대한기계학회 2017 大韓機械學會論文集A Vol.41 No.2
자기베어링이 장착된 고속 회전기계의 상용화 관점에서 볼 때, 반경방향 자기베어링의 기계적중심과 자기적 중심 간의 중심 오차를 관리하고 대응하는 것이 매우 중요하다. 중심 오차를 측정하는 기존의 방법은 부상 제어기에서 제어 명령의 불균형을 최소화하는 자기적 중심 위치를 실험적으로 찾는 것인데, 이는 조립 단계에서 사용할 수 없다. 본 논문에서는 회전축의 위치를 측정하는 변위센서와 베어링 코일에 전류를 공급하는 전원만으로 중심 오차를 추정할 수 있는 새로운 방법을 제시한다. 회전축의 위치와 코일 전류에 따른 자기력 모델을 기반으로 당기기 시험에서의 접촉각과 중심 오차 간의 관계를 정립하고, 시험을 통해 측정한 접촉각과 모델 기반 접촉력 각도 간의 차이를 최소화함으로써 중심 오차를 추정한다. 유한요소해석을 이용하여 방법을 수치적으로 검증하고, 실험을 통해 추정 방법의 가능성을 확인하였다. From the perspective of commercializing rotating machines equipped with magnetic bearings, maintaining the error between the mechanical center and the magnetic center within an acceptable level is crucial. The existing method of measuring the center error is to adjust the position references that minimize the current imbalance present in levitation control outputs. However, this method can be applied only after all the components of the system are operational. In this paper, we present a new method of estimating the center error by using only the position sensors and a current source. A force model that relates the position of the rotor with the coil currents is set up. Using this model, the center error is estimated by minimizing the difference between the force angles and the contact angles measured in a pull test. The feasibility of the method is numerically and experimentally validated.
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비대칭 외란을 받는 능동형 자기베어링에 대한 제어기 설계
이기창(Ki-chang Lee),나언주(Uhn-Joo Na),신지환(Ji-Hwan Shin),이민철(Min-Chul Lee) 대한기계학회 2007 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2007 No.10
보(Beam)와 피봇으로 구성되는 시소(SISO)는 제어적 관점에서 보면 능동형 자기베어링과 많은 유사성이 있다. 본 논문에서는 Carl R. Knospe 등이 제안한 보와 피봇을 이용한 1자유도 자기베어링 시뮬레이터를 실제 제작하였다. 더불어, 실제의 전동기에서 발생되는 비대칭 질량 및 고정자에서 야기되는 비대칭 힘을 모의하기 위해, 이 시뮬레이터에 정현파 전류 입력을 받는 제 3의 전자석 코일을 설계하였다. 이러한 비대칭 외란을 받는 능동형 자기베어링을 제어하기 위해 고전적인 방법인 비례ㆍ미분ㆍ적분 제어기를 사용하면, 자체적으로 내재하는 센서 노이즈 및 런아웃, 기계적인 공진 등에 의해서 시스템이 쉽게 발산할 수 있다. 이러한 시스템의 발산을 방지하기 위해, 회전 주파수를 트래킹하는 노치필터를 기존 제어기에 직렬로 연결하였다. 본 논문에서는 이러한 회전 전동기 모의, 비대칭 외란 모의, 비례ㆍ미분ㆍ적분 제어기의 설계, 트래킹 노치필터의 설계를 자세히 소개하고, 실험 결과를 제시하였다. 이러한 알고리즘은 향후 30,000rpm급 이상 고속 회전기용 자기베어링의 설계 및 운전에 필수적인 비대칭 외란을 극복하는 기본 제어 알고리즘이 된다.
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자기부상형 플라이휠 에너지 저장 장치의 자기베어링 시스템 설계
유승열(S. Yoo),모상수(S. Mo),최상규(S. Choi),이정필(J. Lee),한영희(Y. Han),노명규(M.D. Noh) 대한기계학회 2007 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2007 No.5
Flywheel energy storage systems (FESS) have advantages over other types of energy storage methods due to their infinite charge/discharge cycles and environmental friendliness. The system has two radial bearings and one hybridthrust bearing. Thrust hybrid-type bearing use permanent magnet to relieve gravity load. The radial bearings were designed to provide sufficient force slew rate considering the unbalance disturbance at the operating speeds. In this paper, we will derive dynamic model of hybrid-type bearing using permanent magnet for thrust bearing and present simulation and stability of the model.
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