m-Synthesis control of flexible modes of AMB rotor

In the paper the optimal robust vibration control of flexible rotor supported by the active magnetic bearings (AMBs) is investigated. The purpose of the control system is stabilization of the high speed rotor and effective control of the rotor vibration due to noncollocation, gyroscopic effects and model uncertainties. The noncollocation effect is considered and frequency modal analysis of the noncollocated AMBs system with gyroscopic effects is presented. The ž-Synthesis control is applied to stabilize the rigid and flexible critical frequency modes of the rotor, with emphasis structural and parametric uncer-tainty. The input and output signals in AMBs system are limited by the weighting functions. The singular value analysis is used to obtain therobust performances of the closed-loop system. The stable operation and good stiffness of the high speed rotor supported magnetically is reached. The dynamical behaviour of the AMBs rotor is evaluated in the range up to 21 000 rpm. The experimental tests show the effectiveness of the robust control system as well as good vibrations reduction and robustness of the designed controllers

Robust control of the micro UAV dynamics with an autopilot

This paper presents a nonlinear robust control design procedure for a micro air vehicle, which uses the singular value (μ) and μ-synthesis technique. The optimal robust control law that combines parametric and lumped uncertainties of the micro UAV (unmanned aerial vehicle) which are realized by serial connection of the Kestrel autopilot and the Gumstix microprocessor. Thus, the robust control feedback loops, which handle the uncertainty of aerodynamics derivatives, are used to ensure the robust stability of the UAV local Dynamics in longitudinal and lateral control directions

Aerodynamics analysis of micro air vehicle (MAV) delta wing with controlled vortex piezo-generators

W referacie przedstawiono badania aerodynamiczne i strukturalno-dynamiczne piezo-generatora wirów kra- wędziowych dla samolotu typu MAV (ang. Micro Air Vehicle) z skrzydłem w kształcie delta. Zaprezentowano również badania strukturalne giętkiej powierzchni ruchomej napędzanej przez piezo-generator oraz jej wpływu na aerodynamikę przepływu powietrza wokół skrzydła delta. Obliczenia prowadzone były w sposób sprzężony, w którym przemieszczenia ruchomej powierzchni wywołane sinusoidalnie zmienną siłą piezo-generatora przesyłano do programu obliczającego model turbulencji przepływu powietrza. Dla porównania przeprowadzono obliczenia przepływu powietrza bez i z piezo-generatorami wbudowanymi symetrycznie w obie strony skrzydła delta. Wyniki badań symulacyjnych i obliczeń numerycznych zaprezen- towano w pracy.In the paper, the aerodynamics and flexible structural dynamics investigations of the Micro Air Vehicle (MAV) delta wing with vortex piezo-generators are presented. A numerical methodology coupling Navier-Stokes equations and structural modal equations for predicating vortex generators in 3D delta wing are investigated. The two-way coupled numerical calcula- tions with fluid structure interaction (FSI), where the air in the boundary layer interacts with the solid structure of the vortex generator surface, are applied. The flexible moving surfaces deformations (small plates assembled in the wing surface) driven by controlled piezo-stacks are simulated and their influence on the air flow in the delta boundary layer was calculated. Simulation results which show significant improvements in delta control by the vortex generators are presented

Energy Saving Robust Control of Active Magnetic Bearings in Flywheel

The paper reports on the investigation and development of the flywheel device as a energy storage system (FESS). The FESS is designed to operate in a vacuum and is supported on a low energy controlled active magnetic bearings (AMBs). The goal was to design and experimentally test the self integrated flywheel conception with a smart control of the flywheel rotor magnetic suspension. The low power control approach, with the reduced bias current, of the flywheel active magnetic bearings is used. The weighting functions are designed in order to meet robust control conditions. The laboratory investigations of the flywheel with high gyroscopic effect operated at low speed met the control and energy performances requirements

Konstrukcja i sterowanie wysokoobrotowym łożyskowanym magnetycznie magazynem energii kinetycznej

The paper reports on investigation and development of a flywheel device intended for an energy storage prototype. The goal was to design and experimentally verify the concept of self-integrated flywheel with smart control of energy flow and accumulation. The Flywheel Energy Storage System (FESS) must has high energy efficiency and structural robustness. Investigation on structural dynamics of the composite flywheel connected with outer type rotor was carried out using Finite Element Method. The FESS is designed to run in vacuum and is supported on low-energy, controlled, active magnetic bearings (AMBs). The flywheel device of 10 MJ energy density and a weight of 150 kg with two integrated rotors/generators of 50 kW power density each is intended to operate up to 40 000 rpm.W pracy przedstawiono konstrukcję wykonanego prototypu wysokoobrotowego zasobnika energii kinetycznej łożyskowanego magnetycznie. Prototyp został zrealizowany w ramach projektu badawczego realizowanego przez konsorcjum, w którego skład wchodzą: Akademia Górniczo-Hutnicza, Instytut Lotnictwa, Politechnika Warszawska i Politechnika Białostocka. Projekt obejmował wykonanie analiz wytrzymałościowo-sztywnościowych krytycznych elementów zasobnika, projekty techniczne zespołu i poszczególnych podzespołów w tym łożysk magnetycznych, bezszczotkowych silników elektrycznych, wirnika kompozytowego oraz przeprowadzenie prób funkcjonalnych. Zasobnik został przystosowany do pracy w próżni (ciśnienie 1 Pa). Zewnętrzne układy sterowania napędem oraz położeniem wału zasobnika za pomocą silników tarczowych i aktywnych łożysk magnetycznych zostały zaprojektowane, wykonane i opisane w pracy. Prototyp zasobnika energii kinetycznej posiada następujące parametry pracy: użytkowa wartość gromadzonej energii do 10 MJ, masa elementów wirujących 150 kg, moc silników/generatorów 50 kW każdy oraz zakładana maksymalna prędkość obrotowa pracy do 40 000 obr/min