Заголовок статьи«Применение синергетического регулятора для управления электрошпинделем на магнитных подшипниках»
АвторыЮ.В. Богданова, А.М. Гуськов, В.Б. Есов, К.О. Климочкин
АннотацияАктивные магнитные подшипники (АМП), выгодно отличаясь бесконтактным подвесом ротора, позволяют добиться высоких скоростей вращения роторных машин, что необходимо для современного машиностроения, в частности, для станков и обрабатывающих комплексов. Важнейшим параметром качества шпинделя для ультрапрецизионной обработки материалов является точность позиционирования, которая определяется жесткостью и демпфированием АМП, качеством и точностью измерительной системы и системы управления. Повышение требований к производительности и точности при одновременной тенденции к уменьшению массогабаритных показателей делает задачу разработки электронных систем управления магнитным подвесом, позволяющих контролировать и управлять поведением вращающегося ротора, одной из первостепенных. В качестве логического устройства применяющийся, как правило, ПИД регулятор имеет ограниченную точность, чувствителен к шумам и демонстрирует худшие свойства в переходных режимах. Идеология линейной теории управления не позволяет отразить особенности реальных нелинейных систем. Учесть естественные нелинейные свойства управляемого процесса позволяют методы синергетической теории управления. В работе представлено управление ротором в магнитном поле статора шпиндельного узла металлорежущего станка с помощью синтезированного синергетического регулятора. Система обнаруживает инвариантность координат состояния к внешним возмущениям, действующим на инструмент, значительно меньшую колебательность, повышенное быстродействие и высокую точность позиционирования оси ротора в сравнении с ПИД регулятором.
Ключевые словасинергетическое управление, активные магнитные подшипники, шпиндель, стабилизация, позиционирование, аттрактор, ПИД регулятор
УДК67.05, 62.52, 62.53, 681.5
Выпуск«Проблемы машиностроения и автоматизации» №1 за 2017 год

 

Сведения об авторах

Богданова Юлия Владимировна — аспирантка кафедры «Прикладная механика» Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана, инженер лаборатории робототехники Отдела математического моделирования и информационных технологий Курчатовского комплекса НБИКС-технологий, НИЦ «Курчатовский институт»,
123098, Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Академика Курчатова пл., д. 1, Москва, 123182, Россия

Гуськов Александр Михайлович — д-р техн. наук, профессор кафедры «Прикладная механика» Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , 2-я Бауманская ул., д. 5, Москва, 105005, Россия

Есов Валерий Балахметович — канд. техн. наук, доцент кафедры «Технологии обработки материалов» Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана,
105005, Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , 2-я Бауманская ул., д. 5, Москва, 105005, Россия

Климочкин Кузьма Олегович — техник кафедры «Технологии обработки материалов» Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана,
105005, Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , 2-я Бауманская ул., д. 5, Москва, 105005, Россия

 

Article title«Synergetic controller application to control the spindle on magnetic bearings»
AuthorsYu.V. Bogdanova, A.M. Gus’kov, V.B. Esov, K.O. Klimochkin
AbstractThe active magnetic bearings (AMB), thanks to the contactless suspension of the rotor, allow to achieve high rotational speeds of rotating machines that is necessary for modern engineering, in particular for machine tools and manufacturing systems. The most important quality parameter of the spindle for ultraprecision machining of materials is accurate positioning, which is determined by the rigidity and damping of the AMB, quality and precision of the measuring system and control system. Increase of requirements to performance and accuracy in simultaneous tendency to reduction of massdimensional indicators makes the task of the development of electronic control systems for magnetic suspension, allowing to monitor and control the behavior of the spinning rotor, one of the primary. As a logical device used usually PID controller has limited accuracy, is sensitive to noise and shows the worst properties in transient conditions. The ideology of the linear control theory doesn't allow to reflect the actual features of nonlinear systems. Methods of the synergetic control theory allow to consider natural nonlinear properties of the operated process. The paper presents the control of the rotor in the magnetic field of the stator in the metal-cutting machine spindle using the synthesized synergetic regulator. The system finds the invariance of state coordinates to the external disturbances acting on the tool, the much smaller oscillation, high performance and high positioning accuracy of the rotor axis in comparison with the PID regulator.
Keywordssynergetic control, active magnetic bearings, intelligent spindle system, stabilization, positioning, attractor, PID regulator
UDC67.05, 62.52, 62.53, 681.5
Issue«ENGINEERING AND AUTOMATION PROBLEMS» №1, 2017

 

Information about authors

Bogdanova Yuliya Vladimirovna — Post-Graduate Student, Department of “Applied Mechanics”, Bauman Moscow State Technical University; Advanced Engineer, Robotics Laboratory, Kurchatov Complex of NBIKStechnologies,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , 1, Akademika Kurchatova Pl., Moscow, 123182, Russia

Gus’kov Aleksandr Mikhailovich — DSc, Professor, Department of “Applied Mechanics”, Bauman Moscow State Technical University,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , 5, Vtoraya Baumanskaya Str., Moscow, 105005, Russia

Esov Valeriy Balakhmetovich — PhD, Associate Professor, Department of “Materials Processing Technology”, Bauman Moscow State Technical University,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , 5, Vtoraya Baumanskaya Str., Moscow, 105005, Russia

Klimochkin Kuz'ma Olegovich — Technician, Department of “Materials Processing Technology”, Bauman Moscow State Technical University,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , 5, Vtoraya Baumanskaya Str., Moscow, 105005, Russia