Elastik rotorlu bir manyetik yatak sisteminde kontrol uygulamaları

Abstract

Bu çalışmada amaç; aktif manyetik yataklı elastik rotor sisteminin doğrusal kontrolcüler ile kontrolüdür. Manyetik yataklama normal yataklamaya göre birçok avantaj sunmaktadır. Fakat sabit mıknatıslarla oluşturulan pasif manyetik yataklar kapalı çevrim kontrole imkân vermedikleri için mıknatısların doğası gereği kararsızdırlar. Karşılıklı konumlanmış elektromıknatıslarla oluşturulan aktif manyetik yataklar doğru kontrol metodları ile kontrol edildiklerinde; rotorları elastik modlarının ortaya çıkacağı hızlara kadar çıkarabilmektedirler.Manyetik kuvvetlerin doğası gereği aktif manyetik yataklar doğrusal olmayan sistemlerdir. Sistemi daha basit kontrol metodları ile kontrol edebilmek adına çalışma noktası etrafında doğrusallaştırılmaktadırlar. Fakat doğrusal kontrol metodları ile aktif manyetik yatakların sağladığı tüm avantajları elde etmek oldukça zordur. Bu tez çalışmamızda; laboratuarımızda bulunan 5 eksenli aktif manyetik yataklı bir elastik rotor sisteminin basit modeli çıkartılarak bu model üzerinde standart PID denetleyici, tam bilinen model tabalı (Exact Model Knowledge-EMK) denetleyici ve uyarlamalı (Adaptive) denetleyiciler öncelikle benzetim ve daha sonra deneysel olarak uygulanmışlardır.Magnetic bearings offer many advantages compared to the standard bearings. However passive magnetic bearings with permanent magnets are inherently unstable due to the nature of the permanent magnets, active magnetic bearings which consist of a pair of opposing electromagnets can increase the rotor speed up to the flexible modes when they are under control of a suitable control algorithm.Active magnetic bearings are nonlinear systems owing to the nature of the magnetic forces. They can be linearized around the operating point to control them with linear control algorithms. But it is hard to get all the advantages of active magnetic bearings with linear controllers. In this thesis; Simulation and experimental studies are performed on a five axis flexible rotor system supported with active magnetic bearings. Specifically standard PID, Exact Model Knowledge (EMK) and adaptive controllers are implemented on the system. To ease the presentation derivations of the basic model of the system is also presented.