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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/41262
ORCID: | ![]() |
Tipo de documento: | Dissertação |
Tipo de acceso: | Acesso Aberto |
Título: | Metamodelagem Kriging aplicada no controle de mancais magnéticos ativos |
Título (s) alternativo (s): | Kriging metamodeling applied in the control of active magnetic bearings |
Autor: | Santos, Maria Carolina Albuquerque de Souza |
Primer orientador: | Cavallini Junior, Aldemir Aparecido |
Primer miembro de la banca: | Lobato, Fran Sérgio |
Segundo miembro de la banca: | Nicoletti, Rodrigo |
Resumen: | Mancais magnéticos ativos (MMA) possuem uma grande variedade de aplicações na indústria, desde turbo-bombas moleculares à compressores e turbinas de alta velocidade para a geração de energia. O rotor é levitado e sustentado pelas forças magnéticas, que são geradas pelos atuadores magnéticos presentes nos mancais. Com isso, permite-se a operação sem contato que favorece a aplicação de MMA em máquinas rotativas, pois elimina o atrito e desgaste dos materiais. Seu uso também soluciona problemas associados com a lubrificação, presente na maioria dos outros tipos de mancais. Com isso, intervenções para a manutenção do equipamento se mostram menos necessárias, aumentando assim o tempo de operação. As forças magnéticas geradas para a levitação do eixo possuem um caráter instável e, por isso, se torna necessário o uso de um sistema de controle para a segurança da operação. Esta implementação em malha fechada é associada a um sistema de sensores de posição, filtros, controladores e amplificadores de potência. Nos últimos anos, podem ser encontrados trabalhos em relação ao desenvolvimento e implementação de controladores que visam garantir a estabilidade e robustez do sistema. Dentre as técnicas de controle linear, o controlador PID adaptativo, associado com lógica fuzzy ou neuro-fuzzy tem mostrado bons resultados. No escopo de técnicas não lineares, metodologias como modos deslizantes tem se apresentado com ótimos resultados, uma vez que sua modelagem possui caráter robusto frente a incertezas do sistema. Porém, tais técnicas exigem um alto grau de complexidade no desenvolvimento da lei de controle ou em sua implementação experimental. Nesse contexto, no presente trabalho surge a proposta do uso de metamodelos para o controle de um rotor suportado por MMAs. A avaliação de desempenho do controlador proposto é feita a partir do rotor operando em diferentes velocidades e, para a sua construção, são utilizadas diferentes estratégias no que diz respeito a amplitude de vibração. Os resultados obtidos mostram que o metamodelo Kriging é capaz de garantir a estabilidade do eixo para diversas velocidades de operação do rotor. |
Abstract: | Active Magnetic Bearings (AMBs) have a wide range of applications in the industry, from turbo-molecular pumps to compressors and high-speed turbines for power generation. The rotor is levitated and supported by magnetic forces generated by the magnetic actuators present in the bearings. This allows for contactless operation, favoring the application of AMBs in rotating Machinery by eliminating friction and material wear. Their use also addresses issues associated with lubrication, common in most other types of bearings, reducing the need for maintenance interventions and thereby increasing operational uptime. The magnetic forces used for shaft levitation exhibit na unstable nature, necessitating the use of a control system for operational safety. The implementation of a closed-loop control system is associated with a position sensor system, filters, controllers, and power amplifiers. In recent years, research has focused on the development and implementation of controllers aiming to ensure system stability and robustness. Among linear control techniques, adaptive PID controllers, coupled with fuzzy or neuro-fuzzy logic, have shown promising results. Within the scope of nonlinear techniques, methodologies like sliding modes have shown excellent results, as their modeling is robust in the face of system uncertainties. However, such techniques often require a high degree of complexity in the development of the control law or experimental implementation. In this context, this work proposes the use of metamodels for the control of a rotor supported by two AMBs. The performance evaluation of the proposed controller is conducted with the rotor operating at different speeds, and various strategies are employed in terms of vibration amplitude for its construction. The results demonstrate that the Kriging metamodel ensures shaft stability across various rotor operating speeds. |
Palabras clave: | Mancais magnéticos ativos Metamodelagem Kriging Bancada de testes Active magnetic bearings Surrogate Kriging Test rig |
Área (s) del CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS |
Tema: | Engenharia mecânica |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editora: | Universidade Federal de Uberlândia |
Programa: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica |
Cita: | SANTOS, Maria Carolina Albuquerque de Souza. Metamodelagem Kriging aplicada no controle de mancais magnéticos ativos. 2024. 74 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.655. |
Identificador del documento: | http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.655 |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/41262 |
Fecha de defensa: | 5-feb-2024 |
Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS): | ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação. |
Aparece en las colecciones: | DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica |
Ficheros en este ítem:
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MetamodelagemKrigingAplicada.pdf | Dissertação | 15.39 MB | Adobe PDF | ![]() Visualizar/Abrir |
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