Artigo Completo - Open Access.

Idioma principal | Segundo idioma

ANÁLISE DE ESTABILIDADE E PROJETO DE CONTROLE PELO MÉTODO SDRE PARA UM SISTEMA MAGLEV SIMPLIFICADO

STABILITY ANALYSIS AND CONTROL DESIGN BASED ON SDRE METHOD FOR A MAGLEV SYSTEM SIMPLIFIED

Cabral, Thalles Denner Ferreira; Roberto, Chavarette Fábio;

Artigo Completo:

Trens Maglev (Transporte de levitação magnética) são sistemas de transporte que podem atingir grandes velo- cidades com baixo atrito, em comparação aos trens convencionais roda-trilho. Outros fatores que tornam a tecnologia de trens Maglev muito atrativa é que esta pode diminuir o congestionamento do trafego terrestre e adicionalmente reduzir impactos ambientais. Assim, vários engenheiros ao redor do mundo, desenvolvem projetos relacionados a tecnologia de trens com levitação magnética, sendo que alguns destes projetos já estão num estagio relativamente avançado, por exemplo, os sistemas Maglev experimentais da Alemanha e Japão, os quais têm demonstrado que este modo de transporte pode lucrativamente competir com o transporte aéreo. O primeiro sistema de trem que opera completamente sem contato e sem rodas foi desenvolvido pelos alemães, sendo este um sistema de levitação eletromagnética (EML). Neste trabalho, a estabilidade de um sistema com levitação eletromagnética (EML), tal como o Maglev alemão Transrapid foi analisada a partir de um modelo simplificado por um sistema de massa única sobre um trilho rígido e sem a suspensão secundária; sendo as equações de movimento obtidas pela formulação lagrangiana da mecânica clássica. Por causa da instabilidade do sistema de levitação eletromagnética a força magnética provida do eletroímã deve ser ativamente controlada; assim utilizou-se o método SDRE (Equação de Riccati Dependente do Estado) para o projeto do controlador. Para a simulação do sistema de controle o software MATLAB QR é utilizado, sendo mostrado o histórico no tempo das variáveis de estado e a trajetória do sistema controlado no espaço de estados.

Artigo Completo:

Maglev trains (Magnetic levitation transport) are transport systems that can reach high speeds with low friction compared to conventional wheel-rail trains. Other factors that become the technology very attractive Maglev trains is that it can reduce the traffic congestion and reduce environmental impacts additionally. Several engineers around the world, have been developing some projects related with the technology Maglev trains, being that some these projects are in a ad- vanced stage relatively, for example, the experimental Maglev systems of Germany and Japan, which have demonstrated that this mode of transportation can compete with air transport profitably. The first train system that operates completely without contact and wheels was developed by the Germans, which have been constructed with electromagnetic suspension (EML). This paper researches the stability of a system with electromagnetic levitation (EML) such as the German Trans- rapid Maglev, from a simplified model with a single mass on a rigid rail and without secondary suspension. The motion equations were obtained by the Lagrangian formulation of classical mechanics. Because of the instability of the electro- magnetic levitation system, the electromagnet magnetic force must be controlled actively; therefore we used the method SDRE (State Dependent Riccati Equation) for the controller design. For the simulation of the control system MATLAB QR software is used, in order to show the evolution of the state variables in time and the trajectory of the controlled system in the state space.

Palavras-chave: controle SDRE, estabilidade, levitação eletromagnética, modelo matemático, simulação computacional, computer simulation, electromagnetic levitation, mathematical model, SDRE control, stability,

Palavras-chave: ,

DOI: 10.5151/mathpro-cnmai-0027

Referências bibliográficas
  • [1] Carvalho, L. K. 2005. Sobre a estabilizaç¸ão global de sistemas não lineares via Equaç¸ão de Riccati Dependente do Estado. Dissertação de Mestrado , Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ. URL http://www.pee.ufrj.br/teses/?Resumo=2005112501
  • [2] Chavarette, F. R. 2013. Control design applied to a non-ideal structural system with behavior chaotic. International Journal of Pure and Applied Mathematics, 86, 487–500. URL http://www.ijpam.eu/contents/2013-86-3/3/
  • [3] David, E. 2009. O futuro das estradas de ferro no Brasil. Portifolium, 1 ed.
  • [4] Erdem, E. B., e Alleyne, A. G. 200 Design of a class of nonlinear controller via state dependent riccati equations. IEEE Transactions on Control Systems Technology, 12, 133–137. URL http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=1268058Andamp;tag=1
  • [5] Lee, C.-Y., Jo, J.-M., Lee, J.-H., Kim, I.-H., e Han, Y.-J. 2013. Development of superconducting-hybrid magnetic le- vitation system for high-speed ems maglev. IEEE International Conference on Electrial Machines and Systems, (pp. 1922–1927). URL http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=6713231
  • [6] Lemos, N. A. 2007. Mecânica Analítica. Livraria da Física, 2 ed. Monteiro, L. H. A. 2011. Sistemas Dinâmicos. Livraria da Física, 3 ed.‌
  • [7] Motta, E. S. 2011. Otimização de trinho magnético de um sistema de levitação supercondutora para veículo Maglev. Tese de Doutorado, Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia - Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ. URL http://www.pee.ufrj.br/teses/textocompleto/2011110301.pdf
  • [8] Shawky, A. M., Ordys, A. W., Petropoulakis, L., e Grimble, M. J. 2007. Position control of flexible manipulator using non-linear h with state-dependent riccati equation. Journal Of Systems And Control Engineering, (pp. 475–486). URL http://pii.sagepub.com/content/221/3/475.short
  • [9] Shu, G., e Meisinger, R. 2011. State estimation and simulation of the magnetic levitation system of a high-speed maglev
  • [10] train. 2011 International Conference on Electronic Andamp; Mechanical Engineering and Information Technology, (pp. 944– 947). URL http://ieeexplore.ieee.org/xpls/icp.jsp?arnumber=6023250
  • [11] Zhao, F., e Thornton, R. 1992. Automatic design of a maglev controller in state space. (pp. 2562–2567). URL http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=Andamp;arnumber=371062
Como citar:

Cabral, Thalles Denner Ferreira; Roberto, Chavarette Fábio; "ANÁLISE DE ESTABILIDADE E PROJETO DE CONTROLE PELO MÉTODO SDRE PARA UM SISTEMA MAGLEV SIMPLIFICADO", p. 131-138 . In: Anais do Congresso Nacional de Matemática Aplicada à Indústria [= Blucher Mathematical Proceedings, v.1, n.1]. São Paulo: Blucher, 2015.
ISSN em b-reve, DOI 10.5151/mathpro-cnmai-0027

últimos 30 dias | último ano | desde a publicação


downloads


visualizações


indexações