Output performance improvement using fuzzy logic to the conventional control scheme for a magnetic levitation system is presented in this paper, Adverse characteristics of nonlinearity, unstability, system parameter variation, etc, in the levitation system are partially overcome by the general fuzzy control action. Using a PD type compensator, a coarse framework of output performance is provided to the levitation system. Then a fine regulation to the output performance requirement is obtained by the natural description of the control action in the form of fuzzy logic controller. This control action soothes the adverse characteristics of the levitation system. In this way a better output performance can be obtained in a real time experiment.
This paper introduces the scheme that improve the control performance of electromagnetic levitation system with zero power controller. Magnetic levitation is used widely, but the electromagnetic force has nonlinear characteristics because it is proportioned to a square of the magnetic flux density and it is in inverse proportion to a square of the airgap. So, it is complicate and difficult to control the electromagnetic force. Besides, it is more difficult to control if the equivalent gap is unknown in case of zero power control. Therefore, this paper proposed the hybrid electro-magnetic levitation control method in which the variable load is estimated by using a load observer and its system controlled at a new zero power equilibrium airgap position. Also it is confirmed that the proposed control method improve the control performance through simulation and experiment.
In this paper, a levitation controller for a magnetic levitation(MagLev) system is designed and implemented. The target to be controlled is PEM(permanent and electromagnet) type with 4-corners levitation which is open-loop unstable, highly non-linear and time-varying system. The digital control system consists of a VME-based CPU board, AD board, PU board, 4-Quadrant chopper, and gap sensor, accelerometer as feedback sensors. In order to estimate the velocity of the magnet, we used 2nd-order state observer with acceleration and gap signal as input and output, respectively. Using the estimated states, a state feedback control law for the plant is designed and the feedback gains are selected by using the pole-placement method. The designed controller is experimentally validated by step-type gap reference change and force disturbance test.
State of the art and current issues related with the RC and PSC structure system for the German magnetic levitation train were investigated. The German magnetic levitation train adopted a new kind of a structure to enable high-speed transportation, which allows the use of the space over a ground. The loading from Transrapid is light-weight compared with a regular train due to load distribution to a supporting structure. Therefore, Transrapid is considered an economical and efficient transportation system, and is also an environmentaly-sustainable structure, In this paper, the structural design and construction technology specific to a magnetic levitation train were discussed, and structural considerations related with an actual operation of the train were pointed out. In addition, the future research area of a magnetic levitation train was proposed.
In this paper, we proposes a study on air gap control for magnetic levitation of transverse flux permanent magnet electromagnets. In general, mechanical systems have a high failure rate of bearings. Bearings in particular are problematic because they have high surface wear rate and degradations. To solve this problem, replacing the bearing with a magnetic levitation electromagnet system can provide lightweight and efficiency improvements. However, precise air gap control is essential to control the magnetic levitation electromagnet system. Therefore, in this paper, we identify the instable cause of gap control through a mathematical modeling and verify through experiment a control algorithm that can use compensation.
Recently, there are a great many research for magnetic levitation system. In case electromagnet is operated as the actuator of control system, first of all, we must analysis about an electromagnet. Important parameters of this system are inductance(L) and resistance(R) which are induced from the coil of electromagnet. And attractive force equation is also important. If the load of this system is large, phase delay is caused by self-inductance effect. Because this delay effect cause stability of whole magnetic evitation system to grow worse, a measures to diminish time constant must have been taken. And the linearized attractive force equation which is used at small range of the operating point is compensated to use at larger range, thus the experiment of magnetic levitation system will get a better result.
The magnetic levitation system has great advantages, such as little friction, no lubrication, no noise and so on. But the magnetic levitation system need a stabilizing controller because it is a unstable, system in natural and it need a sensor for displacement measurement to control the system. In this paper, we proposed a sensorless method to measure the gap between the magnetic pole and the levitated object with application the inductance characteristic which vary according to gap. We made a driving circuit which supply simultaneously the control input PWM(Pulse Width Modulation) signal and the carrier PWM signal to estimate the gap. Because the inductance is a function of gap, and the current of the carrier signal is a function of the inductance, we could estimate the gap from the measurement of the current of the carrier signal. Finally, we investigated the validity of the proposed method through the experimental results.
본 논문에서는 이동할 때 마찰이 없고 소음이나 먼지가 발생하지 않는 자기부상 물류이송시스템의 설계 방법을 제안한다. 제안된 자기부상 이송시스템은 크게 부상시스템과 추진시스템으로 구분된다. 자기부상시스템은 레일로 전자석을 끌어당기는 흡인식 부상시스템으로 구현하였으며, PID 제어기를 사용하여 전자석 공급 전류를 제어하였다. 자기부상 이송시스템의 추진시스템에는 바퀴의 마찰과 모터의 회전이 없고 소음이 최소화 되는 선형 유도전동기를 사용하였다. 추진시스템의 제어방법은 입력되는 직류전압에서 큰 교류전압을 얻을 수 있는 공간벡터 펄스폭 변조방식을 적용하였다. 제안한 자기부상 물류이송시스템은 부상 및 추진 제어 실험을 통하여 성능을 검증하였다.
This paper shows an experimental magnetic levitation table using one degree-of-freedom active control. The magnetic levitation table using repulsions of permanent magnets was theoretically presented already. Thus the objective of this paper is to prove stable levitation with only one degree-of-freedom active control experimentally. For the design of the system, at first, permanent magnets are selected. Secondly, the spring constants of the virtual spring are obtained by simulation. Thirdly, the moving magnets are arranged using a stable layout relation. Fourthly, a linear voice coil motor is designed. Finally, the magnetic levitation system is manufactured. The phenomenon of stable levitation in the manufactured table is proven by means of dynamic time and frequency responses. The differences between the theoretical natural frequencies and experimental ones are analyzed. Also, stable range in the control direction is shown experimentally.
This paper presents two actuators for levitation using repulsions of permanent magnet and two magnetic levitation tables using the actuators. Here, one actuator for levitation consists of one fixed magnet and one moving magnet, and the other actuator consists of two fixed magnets and one moving magnet. The moving part of the magnetic levitation table contains the moving magnets. repulsive forces caused by the permanent magnets are linearized, and then the equation of motion of the moving part of the table is derived. Using the equation of motion, stability conditions of the moving part are deduced. The stability conditions are analyzed for positional relations of the moving magnets and the minimum number of active control required for stable system. As a result, in the each case of magnetic levitation tables, the requirements for stabilization are expressed by the positional relations and the number of the active controls.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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