covid
Buscar en
Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial RIAI
Toda la web
Inicio Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial RIAI Control Activo de Vibraciones en un Rotor Tipo Jeffcott con Velocidad Variable U...
Información de la revista
Vol. 11. Núm. 3.
Páginas 295-303 (julio - septiembre 2014)
Compartir
Compartir
Descargar PDF
Más opciones de artículo
Visitas
3089
Vol. 11. Núm. 3.
Páginas 295-303 (julio - septiembre 2014)
Open Access
Control Activo de Vibraciones en un Rotor Tipo Jeffcott con Velocidad Variable Usando una Suspensión Electromecánica
Active Vibration Control in a Jeffcott-like Rotor with Variable Speed Using an Electromechanical Suspension
Visitas
3089
F. Beltrán-Carbajala,
Autor para correspondencia
fbeltran@correo.azc.uam.mx

Autor para correspondencia.
, G. Silva-Navarrob, M. Arias-Montielc
a Universidad Autónoma Metropolitana, Unidad Azcapotzalco, Departamento de Energía, México, D. F., México
b Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del I.P.N, Departamento de Ingeniería Eléctrica, Sección de Mecatrónica, México, D. F., México
c Universidad Tecnológica de la Mixteca, Instituto de Electrónica y Mecatrónica, Huajuapán de León, Oaxaca, México
Este artículo ha recibido

Under a Creative Commons license
Información del artículo
Resumen
Texto completo
Bibliografía
Descargar PDF
Estadísticas
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 elrotor.

Palabras clave:
Control activo de vibraciones
Rotor tipo Jeffcott
Rechazo de perturbaciones.
Abstract

An active balancing scheme for a variable rotor speed Jeffcott-like rotor, using a suspension with linear electromechanical actuators, is presented. In addition, an estimation scheme for the perturbation signals induced by the inherent eccentricity on the rotating mechanical system, and a control law synthesized for simultaneous tracking tasks on the rotor speed are proposed. Some simulation results show the fast and efficient performance of the active vibration control scheme for good suppression of variable amplitude and frequency harmonic vibrations associated to the unbalance, as well as an effective estimation of the perturbation signals and robustness of the rotor speed controller. The proposed methodology can be applied for on-line monitoring and fault detection quite common in rotating machinery.

Keywords:
Active vibration control
Jeffcott-like rotor
Disturbance rejection.
Referencias
[Arias-Montiel and Silva-Navarro, 2010]
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 and Silva-Navarro, 2010a]
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 et al., 2008]
Arredondo, I., Jugo, J., Alonso-Quesada, S., Lizárraga, I., Etxebarria, 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 et al., 2010]
Blanco-Ortega, A., Beltrán-Carbajal, F., Silva-Navarro, G., Méndez-Azu¿a, H., 2010. Control de vibraciones en maquinaria rotatoria. Revista Iberoameri-cana de Automática e Informática Industrial 7(4), 36-43.
[De Queiroz, 2009]
De Queiroz, M. S., 2009. An active identification method of rotor unbalance parameters. Journal of Sound and Vibration 15, 1365-1374.
[De Silva, 2007]
De Silva, C. W., 2007. Vibration damping, control and design. CRC Press, USA.
[Fliess et al., 2002]
Fliess, M., Márquez, R., Delaleau, E., Sira-Ramírez, H., 2002. Correcteurs Proportionnels-Intégraux Generalisées. ESAIM: Control, Optimization and Calculus of Variations 7, 23-41.
[Jung-Ho et al., 2010]
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 et al., 2012]
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 et al., 1995]
C.R. Knospe, R.W. Hope, S.J. Fedigan, R. Williams.
Experiments in the control of unbalance response using magnetic bearings.
Mechatronics, 5 (1995), pp. 385-400
[Lee, 1993]
C.W. Lee.
Vibration analysis of rotors.
Kluwer Academic Publishers, (1993),
[Mahfoud et al., 2009]
J. Mahfoud, J. Der Hagopian, N. Levecque, V. Steffen Jr..
Experimental model to control and monitor rotating machines.
Mechanism and Machine Theory, 44 (2009), pp. 761-771
[Pi-Cheng et al., 2011]
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, 2002]
Schweitzer, G., 2002. Active Magnetic Bearings - chances and limitations. Proceeding of 6th Internat. IFToMM Conf. on Rotor Dynamics, Sydney, Australia.
[Schweitzer and Maslen, 2010]
Schweitzer, G., Maslen, E. H. (Eds), 2010. Magnetic bearings - theory, design and application to rotating machinery. Springer, Germany.
[Simoes et al., 2007]
R.C. Simoes, V. Steffen Jr., J. Der Hagopian, J. Mahfoud.
Modal active vibration control of a rotor using piezoelectric stack actuators.
Journal of Vibration and Control, 13 (2007), pp. 45-64
[Sira-Ramirez et al., 2007]
Sira-Ramirez, H., Silva-Navarro, G., Beltran-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, Mexico, 306-309.
[Sira-Ramirez et al., 2008a]
Sira-Ramirez, H., Beltran-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-Ramirez et al., 2008b]
Sira-Ramirez, 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 and Nonami, 1998]
S. Sivrioglu, K. Nonami.
Sliding mode control with time-varying hyperplane for AMB systms.
IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 3 (1998), pp. 51-59
[Vance et al., 2010]
J. Vance, F. Zeidan, B. Murphy.
Machinery vibration and rotordynamics.
John Wiley and Sons, (2010),
[Yang and Lin, 2002]
T. Yang, C. Lin.
Estimation of distribuited unbalance of rotors.
Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 124 (2002), pp. 976-983
[Zhou and Shi, 2001]
S. Zhou, J. Shi.
Active balancing and vibration control of rotating machinery: A survey.
The Shock and Vibration Diggest, 33 (2001), pp. 361-371
Copyright © 2012. EA
Descargar PDF
Opciones de artículo