Control Activo de Vibraciones en un Rotor Tipo Jeffcott con Velocidad Variable Usando una Suspensión Electromecánica

F. Beltrán Carbajal; G. Silva Navarro; M. Arias Montiel

doi:10.1016/j.riai.2014.05.002

Autores/as

F. Beltrán Carbajal Universidad Autónoma Metropolitana
G. Silva Navarro Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del I.P.N
M. Arias Montiel Universidad Tecnológica de la Mixteca

DOI:

https://doi.org/10.1016/j.riai.2014.05.002

Palabras clave:

Control activo de vibraciones, Rotor tipo Jeffcott, Rechazo de perturbaciones

Resumen

En este trabajo se presenta un esquema de balanceo activo para un rotor tipo Jeffcott con velocidad variable, usando una suspensión con actuadores electromecánicos lineales. Se propone un esquema de estimación de las señales de perturbación que se inducen por la excentricidad presente en el sistema rotor-chumacera y una ley de control del desbalance que combina tareas de seguimiento de trayectorias para el perfil de velocidades en el rotor. Las señales de perturbación se estiman adecuadamente y el control de la velocidad se realiza en forma robusta, dando como resultado un desempeño eficiente del esquema de control activo para la supresión de vibraciones, con amplitud y frecuencia variables, generadas por el inherente desbalance desconocido en el rotor.

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Biografía del autor/a

F. Beltrán Carbajal, Universidad Autónoma Metropolitana

Departamento de Energía

G. Silva Navarro, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del I.P.N

Departamento de Ingeniería Eléctrica

M. Arias Montiel, Universidad Tecnológica de la Mixteca

Instituto de Electrónica y Mecatrónica

Citas

Arias-Montiel, M., Silva-Navarro, G., 2010. Active unbalance control in a two disks rotor system using lateral force actuators. Proceeding of 7th IEEE International Conference on Electrical Engineering, Computing Science and Automatic Control, Tuxtla Gutierrez, México, 440-445.

Arias-Montiel, M., Silva-Navarro, G., 2010. Finite element modelling and unbalance compensation for an asymmetrical rotor-bearing system with two disks. In: New Trends in Electrical Engineering, Automatic Control, Computing and Communication Sciences, Edited by C.A. Coello-Coello, A. Pozniak, J.A. Moreno-Cadenas and V. Azhmyakov, Logos Verlag Berlin GmbH, Germany, 127-141.

Arredondo, I., Jugo, J., Alonso-Quesada, S., Lizarraga, I., Etxebarría, V., 2008. Modelización, análisis y control de sistemas de cojinetes magnéticos activos. Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial 5(4), 17-27.

Blanco-Ortega, A., Beltrán-Carbajal, F., Silva-Navarro, G., Méndez-Azúa, H., 2010. Control de vibraciones en maquinaria rotatoria. Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial 7(4), 36-43.

De Queiroz, M. S., 2009. An active identification method of rotor unbalance parameters. Journal of Sound and Vibration 15, 1365-1374.

De Silva, C. W., 2007. Vibration damping, control and design. CRC Press, USA.

Fliess, M., Márquez, R., Delaleau, E., Sira-Ramírez, H., 2002. Correcteurs Proportionnels-Integraux Generalisées. ESAIM: Control, Optimization and Calculus of Variations 7, 23-41.

Jung-Ho, P., Young-Bog, H., So-Nam, Y., Hu-Seung, L., 2010. Development of a hybryd bearing using permanent magnets and piezoelectric actuators. Journal of Korean Physical Society 57(4), 907-912.

Kejian, J., Changsheng, Z., Ming, T., 2012. A uniform control method for imbalance compensation and automation balancing in active magnetic bearingrotor systems. Journal of Dynamics Systems, Measurement, and Control 134, 021006-1 - 021006-13.

Knospe, C. R., Hope, R. W., Fedigan, S. J., Williams, R., 1995. Experiments in the control of unbalance response using magnetic bearings. Mechatronics 5(4), 385-400.

Lee, C. W., 1993. Vibration analysis of rotors. Kluwer Academic Publishers, The Netherlands.

Mahfoud, J., Der Hagopian, J., Levecque, N., Steffen Jr., V., 2009. Experimental model to control and monitor rotating machines. Mechanism and Machine Theory 44, 761-771.

Pi-Cheng, T., Mong-Tao, T, Kuan-Yu, C., Yi-Hua, F., Fu-Chu, C., 2011. Design of model-based unbalance compensator with fuzzy gain tuning mechanism for an active magnetic bearing system. Expert Systems with Applications 38(10), 12861-12868.

Schweitzer, G., 2002. Active Magnetic Bearings - chances and limitations. Proceeding of 6th Internat. IFToMM Conf. on Rotor Dynamics, Sydney, Australia.

Schweitzer, G., Maslen, E. H. (Eds), 2010. Magnetic bearings - theory, design and application to rotating machinery. Springer, Germany.

Simoes, R. C., Steffen Jr., V., Der Hagopian, J., Mahfoud, J., 2007. Modal active vibration control of a rotor using piezoelectric stack actuators. Journal of Vibration and Control 13(1), 45-64.

Sira-Ramírez, H., Silva-Navarro, G., Beltrán-Carbajal, F., 2007. On the GPI Balancing Control of an Uncertain Jeffcott Rotor Model. Proceeding of 4th International Conference on Electrical and Electronics Engineering, Mexico City, México, 306-309.

Sira-Ramírez, H., Beltrán-Carbajal, F., Blanco-Ortega, A., 2008a. A Generalized Proportional Integral Output Feedback Controller for the Robust Perturbation Rejection in a Mechanical System. Sciences et Technologies de l’Automatique (e-STA) 5(4), 24-32.

Sira-Ramírez, H., Feliu-Batlle, V., Beltran-Carbajal, F., Blanco-Ortega, A., 2008b. Sigma-Delta Modulation Sliding Mode Observers for Linear Systems Subject to Locally Unstable Inputs. Proceeding of 16th Mediterranean Conference on Control and Automation, Ajaccio, France, 344-349.

Sivrioglu, S., Nonami, K., 1998. Sliding mode control with time-varying hyperplane for AMB systms. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics 3(1), 51-59.

Vance, J., Zeidan, F., Murphy, B., 2010. Machinery vibration and rotordynamics. John Wiley and Sons, USA.

Yang, T., Lin, C., 2002. Estimation of distribuited unbalance of rotors. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power 124, 976-983.

Zhou, S., Shi, J., 2001. Active balancing and vibration control of rotating machinery: A survey. The Shock and Vibration Diggest 33(4), 361-371.