Title: Entwurf und Implementierung einer sensorlosen Positionsregelung für eine eindimensionale Magnetlagerung
Language: Deutsch
Authors: Blank, Mathias 
Qualification level: Diploma
Keywords: sensorlose Positionsregelung; Least Square; kleinste Fehlerquadrate; Magnetlagerung; Identifikation; Zahlendarstellung; FPGA; Modellidentifikation; Positionsschätzung
magnetic levitation system; self-sensing; position estimation; switching control
Advisor: Kugi, Andreas
Assisting Advisor: Glück, Tobias
Issue Date: 2011
Number of Pages: 88
Qualification level: Diploma
Abstract: 
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Entwurf und der Implementierung einer sensorlosen Positionsregelung für eine eindimensionale Magnetlagerung. Die mathematischeModellierung einer schwebenden Kugel für den Fall einer pulsweitenmodulierten Ansteuerung stellt den Ausgangspunkt für den Entwurf der Schätzund Regelungsstrategie dar.
Basierend auf diesem mathematischen Modell erfolgt der Entwurf der Induktivitätsschätzung mithilfe der Methode der kleinsten Fehlerquadrate. Das fundamentale Wirkprinzip der Positionsschätzung basiert dabei auf der Positionsabhängigkeit der Induktivität. Zur Stabilisierung der Kugelposition wird kurz der Entwurf eines Kaskadenreglers vorgestellt. Für eine effektive und echtzeitfähige Implementierung der Schätz- und Regelungsstrategie am Versuchsaufbau werden die Algorithmen in einen langsamen und einen schnellen Teilalgorithmus aufteilt. Die Implementierung des schnellen Teilalgorithmus erfolgt in einem FPGA und die des langsamen Teilalgorithmus in einem Gleitkommaprozessor. Die in einen schnellen und langsamen Teilalgorithmus aufgeteilte Schätz- und Regelungsstrategie wurde anhand von Simulationen getestet, verifiziert und erfolgreich am Versuchsaufbau einer schwebenden Kugel implementiert. Sowohl die Simulations als aauch die Messergebnisse der Positionsschätzung weisen eine hohe Schätzgüte und ein sehr gutes Rauschverhalten auf.

The present diploma thesis deals with the design and the implementation of a self-sensing control algorithm for a one-dimensional magnetic bearing.
At the beginning, a detailed mathematical model of the magnetic bearing is derived and the properties of the system are analyzed for the case of a pulse-width modulated control. Based on the mathematical model, an estimation algorithm for the inductance of the magnetic bearing is introduced. The basic principle of this estimation algorithm relies on the dependency between the position and the inductance. Afterwards, the design of a cascaded position controller for the magnetic levitation system is briefly summarized. For an effective and appropriate real-time implementation of the estimation and control strategy on the test bench, the alogorithms are segmented into a fast and a slow part. The fast part is implemented on an FPGA and the slow part on a floating point processor.
Finally, the performance and the robustness of the proposed estimation and control strategy is demonstrated by means of simulation and measurement results on the test bench.
URI: https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubtuw:1-41479
http://hdl.handle.net/20.500.12708/12683
Library ID: AC07811359
Organisation: E376 - Institut für Automatisierungs- und Regelungstechnik 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
Appears in Collections:Thesis

Show full item record

Page view(s)

18
checked on Feb 20, 2021

Download(s)

96
checked on Feb 20, 2021

Google ScholarTM

Check


Items in reposiTUm are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.