(Luận án tiến sĩ) nghiên cứu nâng cao chất lượng ổ từ kiểu lai

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ ĐÌNH ĐẠT NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG Ổ TỪ KIỂU LAI Ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Mã số: 9520216 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Quang Địch PGS.TS Nguyễn Huy Phương Hà Nội - 2021 LỜI CẢM ƠN Trải qua thời gian dài, khó khăn nhiều thử thách tác giả hoàn thành luận án Trong suốt q trình đó, tác giả nhận giúp đỡ hỗ trợ đơn vị chuyên môn, tập thể hướng dẫn, nhà khoa học, gia đình đồng nghiệp Qua tác giả muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc tới tập thể hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Quang Địch, PGS.TS Nguyễn Huy Phương, người định hướng, tận tình hướng dẫn chun mơn bổ sung kịp thời kiến thức liên quan Xin chân thành cảm ơn giảng viên, nhà khoa học thuộc viện Kỹ thuật điều khiển Tự động hóa, mơn Tự động hóa cơng nghiệp (viện Điện) trường Đại học Bách khoa Hà Nội nhiệt tình giúp đỡ, có đóng góp chun mơn q báu cung cấp tài liệu tham khảo để tác giả hoàn thành luận án Tác giả xin cảm ơn Viện Kỹ thuật điều khiển Tự động hóa trường Đại học Bách khoa Hà Nội hỗ trợ thiết bị thí nghiệm, hướng dẫn vận hành để tác giả hồn thành số quy trình thực nghiệm luận án Tác giả xin cảm ơn tới Đảng ủy, Ban giám hiệu đồng nghiệp trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên đồng ý chủ trương, tạo điều kiện thuận lợi để tác giả xếp thời gian vừa hoàn thành nhiệm vụ chuyên mơn vừa hồn thành luận án Đặc biệt tác giả muốn gửi lời cảm ơn tới vợ, hai tồn thể gia đình, bạn bè hết lòng ủng hộ, chia sẻ tinh thần vật chất để tác giả hoàn thành tốt nội dung nghiên cứu Tác giả luận án MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Ổ đỡ từ loại ổ trục có khả nâng khơng tiếp xúc trục chuyển động nhờ vào lực từ trường Ứng dụng điển hình ổ đỡ từ đầu năm 1970 cho hệ thống định hướng vệ tinh ổn định quay hồi chuyển không gian Ưu điểm đặc biệt ổ đỡ từ ứng dụng độ xác tuổi thọ lâu dài Kể từ đó, ổ đỡ từ ngày trở nên phổ biến để sử dụng máy móc cơng nghiệp Những ứng dụng điển hình thành cơng máy bơm phân tử tuabin, máy phát điện tăng áp, máy nén tuabin… Những máy thường chạy tốc độ cao rung động rotor chuyển thành tượng cộng hưởng sử dụng ổ đỡ thông thường Tuy nhiên, sử dụng ổ đỡ từ tính, điều khiển chủ động sử dụng để triệt tiêu rung động này, dẫn đến tăng tính an toàn hiệu Một ứng dụng thú vị khác trục máy phay mài tốc độ cao rotor lúc hướng tâm stator mà điều khiển tuân theo quỹ đạo định để gia công phận không đối xứng mà có ổ từ có khả kiểm soát Bên cạnh ứng dụng trên, ổ đỡ từ thấy máy bơm máu, máy ly tâm, bánh đà tích trữ lượng, thiết bị tia X gần tuabin khí thuộc lĩnh vực hàng khơng Với ưu điểm vượt trội khó thay tiềm phát triển ứng dụng rộng rãi hệ thống ổ từ đại diện cho hệ thống điện phức tạp, cần có nhiều hoạt động nghiên cứu phát triển Những nghiên cứu bao gồm thiết kế khí, truyền động điện tử cơng suất, thiết kế điều khiển để khắc phục hạn chế tồn phát triển hệ thống ổ từ có hiệu suất chất lượng cao Ổ từ theo thành phần cấu tạo chia làm ba loại, ổ từ bị động cấu tạo nam châm vĩnh cửu, ổ từ chủ động cấu tạo nam châm điện ổ từ kiểu lai cấu tạo kết hợp nam châm điện nam châm vĩnh cửu Bởi có cấu tạo kết hợp nên ổ từ kiểu lai tổng hợp ưu điểm hai loại ổ từ cịn lại Đó tận dụng lực nâng sẵn có nam châm vĩnh cửu để tiết kiệm lượng điện từ cần cung cấp đồng thời có khả điều khiển linh hoạt nhờ tác động điều khiển qua nam châm điện Tuy nhiên có cấu tạo kết hợp hai loại nam châm nên ổ từ kiểu lai tồn xen kênh từ thơng nguy bão hịa từ mạch từ dẫn đến tổn hao 14 lượng từ trường đồng thời gây khó khăn q trình điều khiển Vì luận án tác giả tập trung nghiên cứu đối tượng ổ từ kiểu lai Cụ thể tiến hành nghiên cứu phát triển cấu trúc ổ từ kiểu lai lựa chọn phương pháp điều khiển phù hợp để giải tồn bên Nhằm mục tiêu tiết kiệm lượng tiêu thụ, tăng khả chịu tải dễ dàng điều khiển cho ổ từ kiểu lai Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: ổ từ kiểu lai, loại ổ từ tích hợp nam châm vĩnh cửu nam châm điện Phạm vi nghiên cứu: thiết kế cấu tạo, xây dựng mơ hình tốn học, thiết kế điều khiển thích hợp cho ổ từ kiểu lai Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu phát triển cấu trúc ổ từ kiểu lai đảm bảo giảm ảnh hưởng xen kênh, giảm ảnh hưởng bão hòa từ, tiết kiệm lượng, dễ dàng điều khiển Xây dựng hệ điều khiển phù hợp để đảm bảo hoạt động cho ổ từ kiểu lai với cấu trúc Phương pháp nghiên cứu Từ nghiên cứu lý thuyết đến mô thực nghiệm Nghiên cứu tổng quan cấu tạo phương pháp điều khiển ổ từ kiểu lai để lựa chọn cấu trúc ổ từ kiểu lai có nhiều ưu điểm phương pháp điều khiển phù hợp Áp dụng phương pháp mạch từ tương đương, phương pháp mơ phần tử hữu hạn để tính tốn mơ cấu trúc ổ từ kiểu lai Xây dựng mơ hình tốn học ổ từ kiểu lai, thiết kế điều khiển phù hợp mô điều khiển Matlab Cuối tiến hành thực nghiệm để kiểm chứng Những đóng góp luận án - Nghiên cứu phát triển thành công cấu trúc ổ từ kiểu lai (ổ từ kiểu lai khe phân cách), thỏa mãn tiêu chí khơng xen kênh từ thông, giảm từ trường tản, mở rộng đường dẫn từ thông, tiết kiệm lượng dễ dàng điều khiển - Xây dựng mơ hình tốn học cho ổ từ kiểu lai khe phân cách, mô hình tốn học có tính đến ảnh hưởng tốc độ quay rotor - Xây dựng hệ điều khiển tuyến tính phi tuyến đảm bảo hoạt động ổn định ổ từ kiểu lai có khe phân cách 15 + Bộ điều khiển tuyến tính phản hồi tập trung PD tâm rotor thiết kế Trong thành phần điều khiển chuyển động tịnh tiến chuyển động quay rotor phân tách với + Bộ điều khiển phi tuyến (điều khiển trượt) thiết kế với hàm dấu Sgn thay hàm Sigmoid giảm thiểu tượng rung (chattering) phương pháp điều khiển trượt - Xây dựng mô hình hệ thống ổ từ kiểu lai khe phân cách thực thuật toán điều khiển PD tảng hệ thống ổ từ xây dựng Kết hệ thống làm việc ổn định điều kiện tốc độ khác nhau, không bị ảnh hưởng xen kênh chuyển động ổn định với tác động nhiễu lực bên Ý nghĩa khoa học thực tiễn a) Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu đưa sở lý thuyết việc xây dựng mơ hình ổ từ kiểu lai Trong phần tính tốn, thiết kế, mơ thực nghiệm trình bày khoa học, giúp người đọc dễ dàng tiếp cận với ổ từ kiểu lai Luận án tài liệu tham khảo cho việc nghiên cứu, phân tích đối tượng tượng tương tự b) Ý nghĩa thực tiễn: Mơ hình ổ từ kiểu lai nghiên cứu phát triển thành công với sở lý thuyết khoa học kiểm chứng thông qua thực nghiệm Đây sở để ứng dụng sản xuất cơng nghiệp Bố cục nội dung luận án Luận án bao gồm chương phần kết luận chung có nội dung sau: Chương 1: Đánh giá tình hình nghiên cứu, chế tạo, tiềm ứng dụng ổ từ Phân tích ưu nhược điểm cấu trúc khác ổ từ kiểu lai, từ đưa cải tiến phù hợp để phát triển cấu trúc ổ từ kiểu lai Phân tích ưu nhược điểm, khả áp dụng phương pháp điều khiển cho ổ từ nói chung ổ từ kiểu lai nói riêng, qua lựa chọn phương pháp điều khiển phù hợp cho cấu trúc ổ từ kiểu lai Chương 2: Phân tích tính tốn chi tiết dạng cấu trúc ổ từ kiểu lai cơng bố tìm hạn chế tồn để đưa cải tiến Tác giả so sánh hiệu cấu trúc ổ từ kiểu lai đề xuất luận án (ổ từ kiểu lai khe hở 16 phụ, ổ từ kiểu lai khe phân cách) với dạng ổ từ kiểu lai có thơng qua hai phương pháp tính tốn mơ Hai phương pháp là: Phương pháp tính tốn mạch từ tương đương (ECMC) phương pháp mô phần từ hữu hạn (FEM) sử dụng phần mềm mô ANSYS Từ tính tốn phân tích mơ đưa đánh giá hiệu cấu trúc ổ từ kiểu lai so với cấu trúc có để lựa chọn cấu trúc tối ưu Bên cạnh phân tích tính tốn dùng làm sở để xây dựng mô hình tốn học cho hệ thống ổ từ kiểu lai chương Chương 3: Xây dựng mô hình tốn học cho hệ thống ổ từ kiểu lai cách tách chuyển động hỗn hợp rotor thành thành hai chế độ chuyển động tịnh tiến chuyển động quay tâm rotor Từ đặc điểm mơ hình tốn học xây dựng, phương pháp điều khiển phù hợp chọn lựa để áp dụng Ở phương pháp điều khiển tuyến tính phản hồi tập trung PD tọa độ tâm rotor pháp điều khiển phi tuyến dựa điều khiển trượt (SMC) thiết kế Chương 4: Tiến hành xây dựng mơ hình thực nghiệm hệ thống ổ từ kiểu lai với thơng số tính toán chương làm thực nghiệm đánh giá chất lượng hệ thống Phần kết luận: Đưa nhận xét, đánh giá kết luận kết đạt luận án Đưa đề xuất, định hướng cho nghiên cứu 17 Chương TỔNG QUAN VỀ Ổ TỪ KIỂU LAI 1.1 Khái niệm chung ổ từ Trong chuyển động quay, ổ bi phận dùng để đỡ trục giảm ma sát phần quay phần không quay Cấu tạo ổ bi mô tả Hình 1.1 đây: Hình 1.1 Cấu tạo ổ bi Ổ bi phận nhỏ nhiên lại quan trọng hoạt động quay thiết bị Khi phải làm việc với tốc độ quay cao, môi trường bụi bẩn, khắc nghiệt nhiệt độ cao , ổ bi gặp phải số nhược điểm như: thường xuyên phải bôi trơn, bảo dưỡng, kiểm tra thay Thêm vào đó, dầu bơi trơn khơng thể dùng điều kiện chân không, nhiệt độ khí cao thấp, môi trường yêu cầu độ cao Xuất phát từ khó khăn, nhược điểm mà ổ bi gặp phải, có nhiều nghiên cứu việc thay ổ bi số ổ từ (Hình 1.2) Trong ổ từ, cực từ tạo dụng lực từ để nâng rotor chuyển động quay mà khơng có tiếp xúc khí, lực ma sát gần khơng Do đặc điểm nâng không tiếp xúc, công nghệ ổ từ đưa ưu điểm bật so với loại ổ bi thông thường Ổ từ không giúp tăng hiệu suất cho máy móc thiết bị Ổ từ cịn có khả chịu tải lớn, tốc độ cao cho phép làm việc điều kiện khắc nghiệt: nhiệt độ cao, nhiệt độ thấp môi trường chân không , mà điều kiện bơi trơn, bảo dưỡng khó khăn 18 Hình 1.2 Cấu tạo ổ từ Do ưu điểm hiệu năng, độ bền phạm vi ứng dụng rộng rãi công nghiệp, lĩnh vực y tế, lĩnh vực hàng không vũ trụ [7-11], nên ổ từ thu hút nghiên cứu ứng dụng thực tiễn Ổ từ coi ngành công nghệ trọng điểm kỷ 21 Ổ từ chia làm loại: 1.1.1 Ổ từ bị động (PMB) Ổ từ bị động cấu tạo gồm nam châm vĩnh cửu vật liệu sắt từ để dẫn từ thông[1-2] Với loại ổ từ này, lực nâng rotor tạo nhờ vào tác động khối nam châm vĩnh cửu có cực tính khác Chúng chế tạo dạng đẩy hút Hình 1.3 Hình 1.3 Cấu tạo ổ từ bị động dạng đẩy Vì nguồn sinh lực từ trường đơn nam châm vĩnh cửu nên ổ từ bị động có cấu tạo đơn giản, khơng tiêu tốn lượng không cần điều khiển để trì ổn định 19 Tuy nhiên, ổ từ bị động có đặc tính cố định thiết lập kích thước thiết kế khí, nguồn tạo lực từ trường nam châm vĩnh cửu thay đổi Nên khả giảm chấn kém, khó giữ ổn định vật với tải trọng thay đổi Do đó, việc ứng dụng cơng nghiệp giới hạn ứng dụng mà tải trọng không đổi có sẵn giảm rung chấn, ví dụ vật thể bay nhúng chất lỏng 1.1.2 Ổ từ chủ động (AMB) Ổ từ chủ động thông thường bao gồm phận nam châm điện, biến đổi công suất, cảm biến đo khoảng cách Ổ từ chủ động làm việc dựa nguyên tắc điều chỉnh lực từ thơng qua dịng điện (Hình 1.4) Ổ từ chủ động cho phép điều khiển hệ số cứng hệ số tắt dần ổ đỡ, điều chỉnh trạng thái động học đối tượng suốt q trình hoạt động Nhờ ổ từ chủ động có khả ổn định vị trí trục nâng mà không phụ thuộc tải, hấp thụ lực không cân hệ thống quay, giảm rung động có khả giám sát trạng thái hoạt động thơng qua hệ thống điều khiển [3-4] Hình 1.4 Cấu tạo ổ từ chủ động 1.1.3 Ổ từ kiểu lai (HMB) Ổ từ kiểu lai ổ từ kết hợp ổ từ chủ động ổ từ bị động [12] Trong ổ từ kiểu lai có thành phần nam châm điện nam châm vĩnh cửu kết hợp với (Hình 1.5) Nam châm điện dùng để điều chỉnh lực từ thay đổi phù hợp với điều kiện làm việc tải trọng động Còn nam châm vĩnh cửu để bù lại tải tĩnh (như trọng lượng rotor), làm tăng hệ số cứng giảm lượng cần thiết cấp cho nam châm điện 20 [5-6] Với ưu điểm kết hợp hai loại ổ từ chủ động ổ từ bị động, ổ từ kiểu lai đối tượng nghiên cứu đề tài Trong phần trình bày nghiên cứu tổng quan ổ từ kiểu lai Hình 1.5 Cấu tạo ổ từ kiểu lai 1.2 Nghiên cứu tổng quan ổ từ kiểu lai Nghiên cứu ổ từ kiểu lai thường tập trung vào hai hướng nghiên cứu chính, nghiên cứu cấu trúc ổ từ kiểu lai nghiên cứu phương pháp điều khiển ổ từ kiểu lai 1.2.1 Nghiên cứu cấu trúc ổ từ kiểu lai Như thể Hình 1.5 trên, lực từ tác dụng lên rotor phụ thuộc vào số lượng cực từ bố trí quanh rotor, phụ thuộc vào đường dẫn từ thông nam châm điện nam châm vĩnh cửu mạch từ khép kín phần stator (gồm cực từ) rotor Do nghiên cứu cấu trúc ổ từ kiểu lai nghiên cứu số lượng cực từ cách bố trí nam châm điện nam châm vĩnh cửu cực từ ổ từ kiểu lai 1.2.1.1 Số lượng cực từ Theo số lượng cực từ, ổ từ kiểu lai có ba loại loại ổ từ kiểu lai cực, loại cực loại cực (Hình 1.6) 21 tượng từ trễ mà tập thể hướng dẫn gợi ý “Ảnh hưởng từ trễ tới tốc độ quay ổ từ kiểu lai khe phân cách phương pháp khắc phục” định hướng nghiên cứu 103 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Luận án trình bày tổng quan tình hình nghiên cứu ngồi nước lĩnh vực thiết kế chế tạo ổ từ kiểu lai Phân tích so sánh ưu nhược điểm loại ổ tử kiểu lai, từ lựa chọn loại ổ từ kiểu lai bốn cực tách kênh đường dẫn từ thông với ưu điểm dễ dàng điều khiển độ ổn định cao làm đối tượng tập trung nghiên cứu phát triển Qua bước nghiên cứu phân tích, hai loại ổ từ kiểu kiểu lai đề xuất, ổ từ kiểu lai khe hở phụ ổ từ kiểu lai khe phân cách Ổ từ kiểu lai khe phân cách với ưu điểm giảm từ trường tản tăng đường dẫn từ thông mạch từ lựa chọn Sau tiến hành xây dựng mơ hình tốn học cho hệ thống ổ từ kiểu lai khe phân cách, có tính tới ảnh hưởng tốc độ quay Từ mơ hình tốn học, cấu trúc điều khiển đề xuất Ứng dụng thuật toán điều khiển tuyến tính PD điều khiển phi tuyến dựa điều khiển trượt cho kết điều khiển hệ thống ổn định Các kết đóng góp luận án bao gồm: 1- Nghiên cứu phát triển cấu trúc ổ từ kiểu lai (ổ từ kiểu lai khe phân cách), thỏa mãn tiêu chí khơng xen kênh từ thơng, giảm từ trường tản, mở rộng đường dẫn từ thông, tiết kiệm lượng, độ ổn định cao dễ dàng điều khiển 2- Xây dựng mơ hình tốn học ổ từ kiểu lai khe phân cách có kể đến ảnh hưởng tốc độ quay rotor 3- Xây dựng điều khiển tuyến tính phi tuyến để minh chứng hoạt động hệ thống ổ từ kiểu lai khe phân cách Kết hệ thống đạt ổn định với hai điều khiển 4- Xây dựng mơ hình thực nghiệm hệ thống ổ từ kiểu lai khe phân cách thực thuật tốn điều khiển PD tảng mơ hình thực nghiệm Kết hệ thống làm việc ổn định điều kiện tốc độ khác nhau, không bị ảnh hưởng xen kênh chuyển động ổn định với tác động nhiễu lực bên Kiến nghị: Bản luận án hoàn thiện từ nghiên cứu lý thuyết tới thực nghiệm, đảm bảo tính lý luận phù hợp với luận án tiến sĩ ngành Điều khiển Tự động hóa Tác giả mong người đọc góp ý để hồn thiện Và mong muốn đưa bảo vệ cấp trường 104 Định hướng nghiên cứu tiếp theo: Áp dụng điều khiển trượt để điều khiển cho mơ hình thực nghiệm hệ thống ổ từ kiểu lai khe phân cách nghiên cứu ảnh hưởng tượng từ trễ rotor chuyển động với tốc độ cao 105 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN [1] Vũ Đình Đạt, Nguyễn Anh Tuấn, Luyện Thế Thạnh (2015), Research to improve the quality of hybrid active magnetic bearing, Tạp chí Khoa Học công nghệ Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng yên, ISSN 2354-0575, số 8, trang 57-63 [2] Vũ Đình Đạt, Nguyễn Quang Địch, Nguyễn Huy Phương (2017), Phân tích đề xuất cấu trúc cho ổ đỡ từ chủ động kiểu lai, Hội nghị - Triển lãm quốc tế lần thứ Điều khiển Tự động hóa VCCA-2017 [3] Vũ Đình Đạt, Nguyễn Quang Địch, Giang Hồng Qn (2017), Tính tốn ổ đỡ từ sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn, Hội thảo điều khiển tự độ hóa cho phát triển bền vững CASD-2017 [4] Vũ Đình Đạt, Nguyễn Quang Địch, Nguyễn Huy Phương (2020), Phân tích so sánh cấu trúc ổ từ cực kiểu lai hai bậc tự do, Chuyên san Đo lường, Điều khiển Tự động hóa , ISSN 1859-0551, vol.1 (2) (2020) [5] Vũ Đình Đạt, Nguyễn Quang Địch, Nguyễn Huy Phương (2021), Đánh giá hoạt động ổ từ kiểu lai có khe hở phụ đề xuất phương án cải tiến, Chuyên san Đo lường, Điều khiển Tự động hóa , ISSN 1859-0551, vol.1 (2) (2020) [6] Vũ Đình Đạt, Nguyễn Quang Địch, Nguyễn Huy Phương (2021), Modeling and Control of a Novel Structure of the 4DOF-Hybrid Magnetic Bearings, Chuyên san Đo lường, Điều khiển Tự động hóa, ISSN 1859-0551, Vol.2 (1) (2021) 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] LANG, Matthias; LEMBKE, Torbjorn A Design of permanent magnet bearings with high stiffness In: Tenth International Symposium On Magnetic Bearings 2006 p 45-48 [2] Max Eirich et.,al., Experimental study on the adjustability of radial stiffness in a repulsive magnetic bearing device, Proceeding of the 11th International Symposium on Magnetic Bearings, Nara, Japan, 2008, pp 307-311 [3] chweitzer G., Active Magnetic Bearing – Chances and Limitations, International Centre for Magnetic Bearings, CH-8092, Zurich [4] Agarwal, P.K.; Chand, S., Fuzzy logic control of four-pole active magnetic bearing system, IEEE International Conference on Modelling, Identification and Control (ICMIC), Okayama, pp 533-538, July 2010 [5] T Ohji, S Ichiyama, K Amei, et al., A new conveyor system based on a passive magnetic levitation unit having repulsive-type magnetic bearings, Journal of Magnetism and Magnetic Materials (2004) e1731–e1733 [6] A Hamler, V Gorican, B Stumberger, et al., Passive magnetic bearing, Journal of Magnetism and Magnetic Materials (2004) 2379–2380 [7] Akira Chiba, adashi Fukao,Osamu Ichikawa, Masahide Oshima, asatsugu Takemoto and David G Dorrell, Magnetic Bearings and Bearingless Drives, Newnes, 2005 [8] J.Schmied Experience with magnetic bearings support in gas pipeline compressor, Proc Of the 10th International Symposium on Magnetic Bearings, August 2006,Martigny, Switzerland, pp 292-297 [9] M Neff, N Barletta and R Schoeb Bearingless Centrifugal Pump for Highly Pure Chemicals, Proc Of the 8th International Symposium on Magnetic Bearings, August 2002, Mito, Japan, pp.283-287 [10] T Shinshi et al., A Mini-Centrifugal Blood Pump Using 2-DOF Controlled Magnetic Bearing Proc Of the 11th International Symposium on Magnetic Bearings, August 2008, Nara, Japan, pp 274-279 107 [11] O Masahiro et al., Miniaturized Magnetically Levitated Motor for Pediatric Artificial Heart, Proc Of the 12th International Symposium on Magnetic Bearings, August 2010, Wuhan, China, pp 674-679 [12] Liu Shuqin, Fundamental and Advanced Topics in Wind Power, book edited by Rupp Carriveau, ISBN 978-953-307-508-2, Published: July 5, 2011 under CC BY-NC-SA [13] Adam Pilat, PD Control Strategy for Coil AMB, in Proceedings of 10th International Symposium on Magnetic Bearings, Switzerland, pp 34-39, August, 2006 [14] Vadillo Javier et al., An Approach to a 3-pole Active Magnetic Bearing System fed by a Matrix Converter, in Proceedings of 12th International Symposium on Magnetic Bearings, Nara, pp 518-525, July, 2008 [15] M Dussaux, The industrial application of the active magnetic bearing technology, in Proceedings of 2nd International Symposium on Magnetic Bearings, Tokyo, pp 33-38, July, 1990 [16] Matsuda, K Kanemitsu, Y Kijimoto, S., Optimal Number of Stator Poles for Compact Active Radial Magnetic Bearings, IEEE Transactions on Magnetics, Vol 43, No 8, pp 3420-3427, 2007 [17] Agarwal, P.K.; Chand, S., Fuzzy logic control of four-pole active magnetic bearing system, IEEE International Conference on Modelling, Identification and Control (ICMIC), Okayama, pp 533-538, July 2010 [18] Shahir Rasheed RP, R Sathiya Moorthy, Analysis of Hybrid Magnetic Bearing for High Speed Spindle, Int Journal of Applied Sciences and Engineering Research, Vol 2, No 5, 2013 [19] Sun Jinji, Fang Jiancheng , A novel structure of permanent-magnet-biased radial hybrid magnetic bearing, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 323 (2011) 202-208 [20] Brian T Murphy, Hamid Ouroua, Matthew T Caprio, John D Herbst, Permanent magnet bias, homopolar magnetic bearings for a 130 kW-hr composite flywheel, in: Proceedings of the Ninth International Symposium on Magnetic Bearings, Lexingtong Kentucky, USA, pp 66–72, August 3–6 2004 108 [21] Xu Yanliang, Dun Yueqin, Wang Xiuhe, et al., Analysis of hybrid magnetic bearing with a permanent magnet in the rotor by FEM, IEEE Transactions on Magnetics 42 (4) (2006) 1363–1366.Humberto Ferreira Vinhais, Paulo Henrique de Godoy, Emilio Carlos Nelli Silva (2006), “Optimized design of an electrostatic side-drive micromotor”, ABCM Symposium Series in Mechatronics, 2, pp 433-450 [22] Wei-Yu Zhang and Huang-Qiu Zhu, Accurate Parameter Design for Radial AC Hybrid Magnetic Bearing, International Journal of Precision Engineering and Manufacturing Vol 15, No 4, pp 661-669 [23] Cheol Hoon Park, Sang Kyu Choi, Jun Young Park and Dong Won Yun , Design and control for hybrid magnetic thrust bearing for turbo refrigerant compressor, Automation Science and Engineering (CASE), 2011 IEEE Conference [24] Shanbao Cheng and Steven W.day, Design and control of hybrid magnetic bearings for maglev axial flow blood pump, Advanced Intelligent Mechatronics (AIM), 2010 IEEE/ASME International Conference) [25] R.B Zmood, L.J Qin, J.A Kirk, et al., A magnetic bearing system design methodology and its application to a 50Wh open core composite flywheel, in: Proceedings of the Energy Conversion Engineering Conference 32nd Intersociety, vol 27 (4), August 1997, pp 2306–2311 [26] Alexei V Filatov, Patrick T McMullen, Lanvence A Hawking, et al., Magnetic bearing actuator design for a gas expander generator, in: Proceedings of the Ninth International Symposium on Magnetic Bearings, Lexington Kentucky, USA, pp 81–86, August 3–6, 2004 [27] Hiroyuki Onuma, Iruma (JP); Toru MasuzaWa, Hitachi (JP); Yohji Okada, Hitachi (JP), Hybrid Magnetic Bearing ( United States Patent Patent - No: US 7,683,514 B2 -Date of Patent: Mar 23, 2010) [28] POLAJŽER, B., et al Decentralized PI/PD position control for active magnetic bearings Electrical Engineering, 2006, 89.1: 53-59 [29] YANG, Guang; ZHANG, Jian Min Pd control strategy design and simulation of magnetic bearing with single freedom of degree In: Advanced Materials Research Trans Tech Publications Ltd, 2013 p 1207-1211 109 [30] Kascak A F., Brown G V., Jansen R H., Dever T P Stability limits of a PD controller for a flywheel supported on rigid rotor and magnetic bearings Proceedings of AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference, San Francisco, USA, 2005, p 1144-1155 [31] PSONIS, Theodore K.; NIKOLAKOPOULOS, Pantelis G.; MITRONIKAS, Epaminondas Design of a PID controller for a linearized magnetic bearing International Journal of Rotating Machinery, 2015 [32] Okada Y., Nagai B., Shimane T Cross-feedback stabilization of the digitally controlled magnetic bearing Journal of Vibration, Acoustics, Stress, and Reliability in Design, Vol 114, Issue 1, 1992, p [33] Shimane T., Nagai B., Okada Y High-speed gyroscopic instability and cross- feedback compensation of a digitally controlled magnetic bearing Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, Part C, Vol 56, Issue 528, 1990, p 2079-2084, (in Japanese) [34] Brown G V., Kascak A., Jansen R H., Dever T P., Duffy K P Stability gyroscopic modes in magnetic bearing supported flywheels by using crossaxis proportional gains Proceedings of AIAA Guidance, Navigation and Controls Conference, San Francisco, USA, 2005, p 1132-1143 [35] Fang, Jiancheng, and Yuan Ren High-precision control for a single-gimbal magnetically suspended control moment gyro based on inverse system method IEEE Transactions on Industrial Electronics 58.9 (2010): 4331-4342 [36] Ren, Yuan, and Jiancheng Fang Modified cross feedback control for a magnetically suspended flywheel rotor with significant gyroscopic effects Mathematical Problems in Engineering 2014 (2014) [37] TSHIZUBU, Christian; SANTISTEBAN, José Andrés A simple PID controller for a magnetic bearing with four poles and interconnected magnetic flux In: 2017 6th International Symposium on Advanced Control of Industrial Processes (AdCONIP) IEEE, 2017 p 430-435 [38] Dever, Timothy, et al Modeling and development of magnetic bearing controller for high speed flywheel system 2nd International Energy Conversion Engineering Conference 2004 110 [39] Dimond, Timothy, et al Modal tilt/translate control and stability of a rigid rotor with gyroscopics on active magnetic bearings International Journal of Rotating Machinery 2012 (2012) [40] Chen, Liangliang, et al Vibration control for active magnetic bearing high- speed flywheel rotor system with modal separation and velocity estimation strategy Journal of Vibroengineering 17.2 (2015): 757-775 [41] Wei, Chunsheng, and Dirk Söffker Optimization strategy for PID-controller design of AMB rotor systems IEEE transactions on control systems technology 24.3 (2015): 788-803 [42] Shata, Ahmed, et al A particle swarm optimization for optimum design of fractional order PID Controller in Active Magnetic Bearing systems 2016 Eighteenth International Middle East Power Systems Conference (MEPCON) IEEE, 2016 [43] Shata, Ahmed Mohamed Abdel-Hafez, et al A fractional order PID control strategy in active magnetic bearing systems Alexandria engineering journal 57.4 (2018): 3985-3993 [44] J.C Doyle., Guaranteed margins for LQG regulators, in: IEEE Transactions on Automatic Control, AC-23(4):756–757, August 1978 [45] Zhang K., Zhao L., Zhao H B LQR method research on control of the flywheel system suspended by AMBs Journal of Mechanical Engineering, Vol 40, Issue 2, 2004, p 127-131 [46] Tian Ye, Sun Yanhua, Yu Lie., LQG Control of Hybrid Foil-Magnetic Bearing, in: 12th International Symposium on Magnetic Bearings, 2010 [47] G J Balas, J C Doyle, K Glover, A K Packard, and R Smith., μ Analysis and Synthesis Toolbox User’s Guide, in: The MathWorks, Natick, MA, 1995 [48] F Matsumura, T Namerikawa, K Hagiwara and M Fujita., Application of Gain Scheduled H∞ Robust Controllers to a Magnetic Bearing, in: IEEE Trans Control Systems Technology, vol 4, no 5, pp 484-493, 1996 [49] Amin Noshadi, Juan Shi, WeeSit Lee, Peng Shi, Akhtar Kalam., High performance H∞ control of non-minimum phase Active Magnetic Bearing system, in: IECON 2014 - 40th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society 111 [50] Nonami K., Ito T µ-synthesis of flexible rotor-magnetic bearing systems IEEE Transactions on Control Systems Technology, Vol 4, Issue 5, 1996, p 503-512 [51] Lanzon A., Tsiotras P A combined application of H∞ loop shaping and μ- synthesis to control high-speed flywheels IEEE Transactions on Control Systems Technology, Vol 13, Issue 5, 2005, p 766-777 [52] [56] Sivrioglu S., Nonami K LMI approach to gain scheduled H∞ control beyond PID control for gyroscopic rotor magnetic bearing system Proceedings of the 35th IEEE Conference on Decision and Control, Kobe, Japan, 1996, p 3694-3699 [53] Duan G., Howe D Robust magnetic bearing control via eigenstructure assignment dynamical compensation IEEE Transactions on Control Systems Technology, Vol 11, Issue 2, 2003, p 204-215 [54] Dever T P., Brown G V., Duffy K P., Jansen R H Modeling and development of a magnetic bearing controller for a high speed flywheel system Proceedings of 2nd International Energy Conversion Engineering Conference, Providence, RI, United states, 2004, p 888-899 [55] Sivrioglu S., Nonami K Sliding mode control with time-varying hyper-plane for AMB systems IEEE/ASME Transaction on Mechatronics, Vol 3, Issue 1, 1998, p 51-59 [56] Rundell A E., Drakunov S V., DeCarlo R A A sliding mode observer and controller for stabilization of rotational motion of a vertical shaft magnetic bearing IEEE Transactions on Control Systems Technology, Vol 4, Issue 5, 1996, p 598-608 [57] CHEN, Syuan-Yi; LIN, Faa-Jeng Robust nonsingular terminal sliding-mode control for nonlinear magnetic bearing system IEEE Transactions on Control Systems Technology, 2010, 19.3: 636-643 [58] LIN, F.-J.; CHEN, S.-Y.; HUANG, M.-S Intelligent double integral sliding- mode control for five-degree-of-freedom active magnetic bearing system IET control Theory & applications, 2011, 5.11: 1287-1303 112 [59] Kang, Min Sig, Joon Lyou, and Jong Kwang Lee Sliding mode control for an active magnetic bearing system subject to base motion Mechatronics 20.1 (2010): 171-178 [60] Mao, Jing Feng, et al Sliding mode control of magnetic bearing system based on variable rate reaching law Key Engineering Materials Vol 460 Trans Tech Publications Ltd, 2011 [61] Tsai, Yao-Wen, and Viet Anh Duong Sliding mode control for active magnetic bearings of a flywheel energy storage system 2016 IEEE International Conference on Control and Robotics Engineering (ICCRE) IEEE, 2016 [62] Utkin, Vadim, and Hoon Lee Chattering problem in sliding mode control systems International Workshop on Variable Structure Systems, 2006 VSS'06 IEEE, 2006 [63] Tang, Jiqiang, Jiancheng Fang, and Shuzhi Sam Ge Roles of superconducting magnetic bearings and active magnetic bearings in attitude control and energy storage flywheel Physica C: Superconductivity 483 (2012): 178-185 [64] Yoon, Se Young, Zongli Lin, and Paul E Allaire Control of surge in centrifugal compressors by active magnetic bearings: Theory and implementation Springer Science & Business Media, 2012 [65] Yao, Xuan, and Zhaobo Chen Sliding mode control with deep learning method for rotor trajectory control of active magnetic bearing system Transactions of the Institute of Measurement and Control 41.5 (2019): 13831394 113 PHỤ LỤC 1- Cấu trúc ổ từ kiểu lai khe phân cách 114 2- Cực từ kiểu lai khe phân cách 115 3- Nam châm rotor ổ từ kiểu lai khe phân cách 116 4- Lõi cực từ kiểu lai khe phân cách 117 ... loại ổ từ chủ động ổ từ bị động, ổ từ kiểu lai đối tượng nghiên cứu đề tài Trong phần trình bày nghiên cứu tổng quan ổ từ kiểu lai Hình 1.5 Cấu tạo ổ từ kiểu lai 1.2 Nghiên cứu tổng quan ổ từ kiểu. .. kiểu lai Nghiên cứu ổ từ kiểu lai thường tập trung vào hai hướng nghiên cứu chính, nghiên cứu cấu trúc ổ từ kiểu lai nghiên cứu phương pháp điều khiển ổ từ kiểu lai 1.2.1 Nghiên cứu cấu trúc ổ từ. .. (a) Ổ từ kiểu lai khe phân cách (b) Ổ từ kiểu lai khe hở phụ Hình 2.30 Cấu trúc hai kiểu ổ từ kiểu lai đề xuất Dùng mô phần tử hữu hạn cho hai kiểu ổ từ, ổ từ kiểu lai khe phân cách ổ từ kiểu lai