In this paper, a digital controller of magnetic bearing system for a high vacuum turbomolecular pump (TMP) is designed and examined. For stabilizing and providing damping in magnetic bearing, the digital PID controller is applied for each 5 control axes, and the inter-axis cross feedback controller is also applied to suppress low frequency vibration caused by gyroscopic moment of the rotor at high speed of rotation. The fabricated rotor-shaft has its first flexible natural frequency lower than maximum speed, about 614Hz, so the two lead filters are applied to increase damping of flexible mode. Notch filters with rotating frequency were selected to reduce vibration of the pump housing caused by unbalance load. The implemented controllers are verified by examination of frequency response and rotating test up to 40,000 rpm, which is higher than critical speed of backward flexible mode.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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제57권9호
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pp.1624-1627
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2008
This paper deals with a linear matrix inequality (LMI) approach to the design of a PID controller for an attraction type magnetic levitation system. First, we convert the $H_ {\infty}$ PID controller problem into a static output feedback problem. We then solve the static output problem by using the recently developed penalty function method. Numerical experiments show the effectiveness of the proposed algorithm.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers
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제41권3호
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pp.292-299
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1992
A nonlinear feedback linearizing control method for an EMS (Electro-Magnetic Suspension) system is proposed. After linearzing the system using the exact linearizing method, conventional linear system control theory has been applied. Robustness properties of the proposed controller with respect to the load variations is also analysed for a single magnet suspension system. Computer simulation is carried out in order to compare the performance of the proposed controller with that of the existing controller designed by using Taylor series expansion around nominal points.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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한국소음진동공학회 1997년도 추계학술대회논문집; 한국과학기술회관; 6 Nov. 1997
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pp.426-431
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1997
In this paper, a sensorless realization method is proposed for the magnetic levitation system. Also we design the robust servo controller which based on the two degree-of-freedom-control theory and H$\sub$.inf./ control theory for the system. From time responses, we confirm that the proposed sensorless method can be applied the magnetic levitation system. Also the designed controller has the good disturbance rejection and the reference tracking performance.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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제38권9호
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pp.925-932
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2014
If a rotor possesses a high gyroscopic coupling or the running speed is high, the dynamical changes in the rotor become prominent. When active magnetic bearings are used to support such rotors, it is necessary for the bearing controller to take these dynamical changes into consideration. Independent-axis controllers, which are the most commonly used, modulate the bearing force solely based on the sensor output of the same axis. However, this type of controller has difficulties in overcoming the dynamical changes. On the other hand, mixed-axis controllers transform the sensor output into components corresponding to the vibrational modes. A separate controller can then be designed for each vibrational mode. In this way, the controller can be designed based on the dynamics of the rotor. In this paper, we describe a design process for a mixed-axis controller that uses a detailed mathematical model of the system. The performance of the controller is evaluated based on the ISO sensitivity requirements and unbalance response, while considering the change in the system dynamics due to the running speed.
Kim, Hyung-Tae;Kim, Cheol-Ho;Lee, Kang-Won;Lee, Gyu-Seop;Son, Sung-Wan
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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제20권12호
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pp.1128-1138
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2010
One of the typical problems in the precise vibration is resonance characteristics at low frequency disturbance due to a heavy mass. An electro-magnetic(EM) air spring is a kind of vibration control unit and active isolator. The EM air spring in this study aims at removing the low frequency resonance for semiconductor manufacturing. The mechanical and electronic parts in the active isolator are designed to operate under a weight of 2.5 tons. The EM spring is floated using air pressure in a pneumatic elastic chamber and actuated by EM levitation force. The actuator consists of a EM coil and a permanent magnetic plate which are installed inside of the chamber. An air mount was constructed for the experiment with a stone surface plate, 4 active air springs, 4 gap sensors, a DSP controller, and a multi-channel power amp. A PD control method and operating logic was applied to the DSP. Simulation using 1/4 model was carried out and compared with the experiments. The time duration and maximum peak at resonance frequency can be reduced sharply by the proposed system. The results show that the active system can avoid the resonance caused by the natural frequency of the passive system.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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제15권6호
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pp.573-580
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2009
In this paper, we develop a functional test model for magnetic bearing wheels. The functional test model is an electromagnetic levitation system that has three degree of freedom, which consists of one axial suspension from gravity and two axes gimbaling capability to small angels. A nonlinear controller with high-gain observers is proposed and the real-time experiment results show that the rotor is accurately levitated at the desired position and well-balanced, which is a suitable result for the potential use an magnetic bearing wheels. Also, the proposed scheme exhibits better performance when it is compared with the conventional PID control method.
본 연구에서는 5축 능동형 자기베어링 시스템에 대한 설계 및 제작 방법을 소개하고 모우드 변수 및 임계속도, 과도 및 정상상태에서의 응답 특성 등 관련 동특성을 실험으로 규명하였다. 자기베어링 제어방식은 PID 제어를 이 용하였고, air jet를 이용하여 회전체를 구동할 수 있도록 실험장치를 구성하 였다. 실험을 통하여 안정한 부상특성을 실현하였고, 1,2차의 임계속도를 통 과하여 10,000rpm이상이 회전속도에서도 안정하게 운전할 수 있었다.
Proceedings of the Korea Society for Simulation Conference
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한국시뮬레이션학회 2000년도 춘계학술대회 논문집
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pp.154-160
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2000
기형부위의 구조적 복합성으로 인하여 부상이나 질병을 진단하거나 치료계획을 수립하는데 있어 많은 어려움이 있다. 본 논문에서는 기형부위의 정량적 분석을 위한 시뮬레이션 시스템을 설계하고 구현하였다. 본 시뮬레이션 시스템은 기형부위간 관계를 정의하고 정량적으로 분석하기 위하여 2차원 진단영상들을 공간적으로 구성하여 가시화하고 단일 객체 및 다중 객체의 이동, 회전, 확대/축소, 컬러링 등과 같은 조작기능을 제공하며, 기형부위의 길이, 체적, 각도 등의 측정치를 제공한다. 본 시뮬레이션 시스템은 사용자가 작업부하량을 줄이기 위하여 클라이언트-서버 구조로 이루어졌으며, 시스템간 사용되는 메시지 처리를 위한 메시지 제어기, 기형부위별 가시화와 조작을 위한 기형가시화 및 조작기, 기형 부위의 수치적 분석을 위한 정량적 분석기, 그리고 각종 환자 정보를 위한 영상 데이터베이스 관리기로 구성된다. 본 시뮬레이션 시스템은 기형부위의 효과적인 가시화와 조작 뿐 아니라 정량적 분석치를 제공함으로써 보다 정확한 기형분석에 많은 도움을 줄 수 있으며, 범용의 데스크탑 컴퓨터상에서 편리한 사용자 인터페이스를 통하여 서버에 접속하여 시뮬레이션 시스템을 사용함으로써 보다 많은 사용자들이 동시에 사용할 수 있는 이점이 있다.
Proceedings of the Korea Society for Industrial Systems Conference
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한국산업정보학회 2002년도 춘계학술대회 논문집
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pp.266-275
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2002
현재 멀티미디어 서비스 분야에서 핵심적인 기술로 부상되고 있는 MPEG-4는 고압축률을 제공하며, 그 자체 구조의 모든 요소을 기술하는데 객체지향적인 기법을 사용하고 있다. 본 연구에서는 다양한 통신망과 단말 환경에 잘 대응하고 강력한 상호작용을 지원함으로서 효과적인 멀티미디어 서비스를 제공할 수 있도록, MPEG-4 시스템에 객체 관리기의 기능을 추가하도록 한다. 이 객체 관리기를 통해, 장면트리를 구성하는 객체들에 우선 순위를 부여하고 관리하며, 사용자 상호작용에 따른 장면트리의 변경 및 각 객체의 정보 및 버전들을 관리하도록 한다. 또한 객체간의 시간 관계 모델을 정의함으로서 동기화를 효과적으로 지원 할 수 있도록 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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