Verfügbarkeit: Fraktionale Flussschätzung in aktiven Magnetlagern

Fraktionale Flussschätzung in aktiven Magnetlagern:

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser:	Seifert, Robert 1989- (VerfasserIn)
Format:	Abschlussarbeit Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Düren Shaker Verlag 2022
Schriftenreihe:	Dresdner Schriftenreihe zu elektrischen Maschinen und Antrieben 23
Schlagworte:	Elektromagnetisches Lager Lageregelung Magnetischer Fluss Axiallager Wirbelstrom Stromregelung Wirbelströme Aktorik Magnetlager Fraktionale Systeme Regelung Mathematische Modellbildung Hochschulschrift
Online-Zugang:	Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	xviii, 239, VIII Seiten Illustrationen 21 cm, 420 g
ISBN:	9783844088243 3844088245

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS SYMBOLVERZEICHNIS XI 1 EINLEITUNG I 1.1 MOTIVATION ..................................................................................... 3 1.2 FORSCHUNGSSTAND ZUR MODELLIERUNG VON WIRBELSTROEMEN IN AKTOREN 5 1.3 STRUKTUR DER ARBEIT ....................................................................... 7 1.4 EIGENE VORARBEITEN UND PUBLIKATIONEN ........................................ 9 2 GRUNDLEGENDE KONZEPTE UND VORBETRACHTUNGEN 11 2.1 MAGNETISCHE KRAFTERZEUGUNG UND DAS DIFFERENZPRINZIP ........... 11 2.2 WIRBELSTROEME UND IHR EINFLUSS AUF DIE DYNAMIK AKTIVER MAGNETLAGER 16 2.2.1 PHYSIKALISCHE BETRACHTUNG ................................................. 16 2.2.2 MATHEMATISCHE BETRACHTUNG .............................................. 18 2.3 REGELUNG AKTIVER MAGNETLAGER ...................................................... 21 2.3.1 .... .............................................................................................. 23 2.3.2 .............................................................................................. 26 2.3.3 VERGLEICH FLUSSSCHAETZUNG UND -MESSUNG ........................ 29 2.4 VERGLEICH VON KERNMATERIALIEN ................................................... 32 2.5 FRAKTIONALE SYSTEME ....................................................................... 36 2.5.1 DEFINITION IM ZEITBEREICH .................................................. 37 2.5.2 DEFINITION IM BILDBEREICH .................................................. 38 2.5.3 STABILITAETSBETRACHTUNGEN ..................................................... 38 2.5.4 ANWENDUNGEN: STAND DER FORSCHUNG ................................. 41 2.5.5 AEQUIVALENZ V. KETTENLEITERN U. -BRUECHEN UND FO-SYSTEMEN 42 I EINFUEHRUNGSBEISPIEL: MASSIVE RINGKERNSPULE 45 3 ANALYTISCHE MODELLIERUNG DES FLUSSSCHAETZERS 47 3.1 MODELLIERUNG VON WIRBELSTROEMEN ALS EFFEKTIVE RELUKTANZ .... 47 3.1.1 TRANSZENDENTE LOESUNG ........................................................ 47 3.1.2 ANNAEHERUNG ALS FRAKTIONALES SYSTEM ................................. 51 3.2 EINFLUSS VON SAETTIGUNG UND HYSTERESE ........................................ 55 3.2.1 STATISCHES HYSTERESEMODELL ............................................... 55 3.2.2 DYNAMISCHES HYSTERESEMODELL ......................................... 58 3.2.3 FRAKTIONALER HYSTERESE-ALLPASSFILTER ................................. 60 VII 4 RATIONALE APPROXIMATION DER TRANSZEND. UEBERTRAGUNGSFUNKTION 63 4.1 RATIONALE APPROXIMATION FRAKTIONALER SYSTEME .......................... 64 4.1.1 KETTENBRUCHENTWICKLUNG IMPLIZITES FO-SYSTEM (IKBE) . 65 4.1.2 EXPLIZITE MATSUDA-APPROXIMATION (EMA) ..................... 66 4.1.3 IMPLIZITE MATSUDA-APPROXIMATION (IMA) ........................ 68 4.2 DIREKTE RATIONALE APPROXIMATION (DRA) ..................................... 70 4.2.1 DIREKTE KETTENBRUCHENTWICKLUNG (DKBE) ........................ 70 4.2.2 PADE-APPROXIMATION (PA) .................................................. 73 4.3 VERGLEICH DER APPROXIMATIONEN .................................................... 75 II ANWENDUNGSBEISPIEL: 5-ACHSIGES AKTIVES MAGNETLAGER 77 5 RATIONALE TEILRELUKTANZEN 79 5.1 AXIALLAGER MIT MASSIVEM KERN ....................................................... 79 5.1.1 RADIALE RELUKTANZEN ........................................................... 81 5.1.2 AEUSSERE AXIALE RELUKTANZEN ............................................... 83 5.1.3 INNERE AXIALE RELUKTANZEN ............................................... 87 5.1.4 LUFTSPALTRELUKTANZEN ........................................................... 89 5.1.5 ECKRELUKTANZEN ................................................................... 94 5.2 RADIALLAGER MIT GEBLECHTEM KERN ................................................. 97 5.3 ZUSAMMENFASSUNG UND EINFLUSS DER APPROXIMATIONSORDNUNGEN 102 6 RATIONALE GESAMTRELUKTANZ 107 6.1 SUMME DER TEILRELUKTANZEN ......................................................... 108 6.2 ANALYTISCHE VERFAHREN .................................................................. 110 6.2.1 PADE-APPROX. DER SUMME DER TEILRELUKTANZEN (PASR) . 110 6.2.2 MATSUDA-APPROX. DES AEQUIV. IMPLIZITEN SYSTEMS (MAEIS) 112 6.2.3 VERGLEICH DER VERFAHREN .................................................... 113 6.3 NUMERISCHE VERFAHREN FUER EMPIRISCHE DATEN (LEVY \| RVF) . . . 116 6.4 AUSWAHLKRITERIEN ........................................................................... 121 7 EINFLUSS VON STREU UND STIRNFLUESSEN 123 7.1 MAGNETOSTATISCHER FALL ................................................................... 125 7.2 DYNAMISCHER FALL ........................................................................... 130 7.3 ANALYTISCHE BETRACHTUNG ................................................................ 136 7.4 IMPLEMENTIERUNG UND FAZIT .......................................................... 140 8 MAGNETLAGERREGELUNG MIT UNTERLAGERTER FLUSSREGELUNG 147 8.1 DIGITALER FRAKTIONALER FLUSSSCHAETZER ............................................... 147 8.1.1 IIR-FILTER .............................................................................. 149 VIII 8.1.2 STABILITAET .............................................................................. 150 8.1.3 DIGITALE BIQUAD-FILTER-KASKADE ...................................... 153 8.2 FLUSSREGELUNG AUF BASIS DES SCHAETZERS ........................................ 157 8.2.1 BETRAGSOPTIMUM UND SYMMETRISCHES OPTIMUM ............. 158 8.2.2 STROMBEGRENZUNG ................................................................ 161 8.3 STROMREGELUNG UNTER DEM EINFLUSS VON WIRBELSTROEMEN ........... 163 8.4 LAGEREGELUNG ............................................................................... 165 9 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNG 169 9.1 AUFBAU DES VERSUCHSSTANDS ........................................................ 169 9.2 SIMULATIONSMODELL ....................................................................... 175 9.3 VALIDIERUNG DES KONTINUIERLICHEN FLUSSMODELLS ......................... 178 9.4 AUSWAHL EINER VARIANTE DES DIGITALEN FLUSSSCHAETZERS ................ 181 9.5 DEFINITION EINES UNSICHERHEITSBEREICHS ....................................... 184 9.6 FLUSSREGELUNG ............................................................................... 186 9.6.1 FREQUENZGANGANALYSE ....................................................... 187 9.6.2 SPRUNGANTWORTEN ................................................................ 189 9.6.3 FAZIT .................................................................................... 192 9.7 LAGEREGELUNG ............................................................................... 195 9.7.1 STATIONAERER SCHWEBEZUSTAND ............................................... 196 9.7.2 FUEHRUNGSVERHALTEN ............................................................. 200 9.7.3 STOERUEBERTRAGUNGSVERHALTEN ............................................... 208 9.7.4 FAZIT .................................................................................... 211 10 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 213 10.1 ZUSAMMENFASSUNG ....................................................................... 213 10.2 ANWENDUNGSPOTENZIAL .................................................................. 215 10.3 AUSBLICK ......................................................................................... 216 THESEN 219 LITERATURVERZEICHNIS 223 ABBILDUNGSVERZEICHNIS 237 TABELLENVERZEICHNIS 239 ANHANG A MATHEMATISCHE BEWEISE UND DEFINITIONEN I ANHANG B PROGRAMMIERTECHNISCHE IMPLEMENTIERUNGEN III ANHANG C KONSTRUKTIONSZEICHNUNGEN V ANHANG D PARAMETERTABELLEN VII IX
adam_txt	INHALTSVERZEICHNIS SYMBOLVERZEICHNIS XI 1 EINLEITUNG I 1.1 MOTIVATION . 3 1.2 FORSCHUNGSSTAND ZUR MODELLIERUNG VON WIRBELSTROEMEN IN AKTOREN 5 1.3 STRUKTUR DER ARBEIT . 7 1.4 EIGENE VORARBEITEN UND PUBLIKATIONEN . 9 2 GRUNDLEGENDE KONZEPTE UND VORBETRACHTUNGEN 11 2.1 MAGNETISCHE KRAFTERZEUGUNG UND DAS DIFFERENZPRINZIP . 11 2.2 WIRBELSTROEME UND IHR EINFLUSS AUF DIE DYNAMIK AKTIVER MAGNETLAGER 16 2.2.1 PHYSIKALISCHE BETRACHTUNG . 16 2.2.2 MATHEMATISCHE BETRACHTUNG . 18 2.3 REGELUNG AKTIVER MAGNETLAGER . 21 2.3.1 . . 23 2.3.2 . 26 2.3.3 VERGLEICH FLUSSSCHAETZUNG UND -MESSUNG . 29 2.4 VERGLEICH VON KERNMATERIALIEN . 32 2.5 FRAKTIONALE SYSTEME . 36 2.5.1 DEFINITION IM ZEITBEREICH . 37 2.5.2 DEFINITION IM BILDBEREICH . 38 2.5.3 STABILITAETSBETRACHTUNGEN . 38 2.5.4 ANWENDUNGEN: STAND DER FORSCHUNG . 41 2.5.5 AEQUIVALENZ V. KETTENLEITERN U. -BRUECHEN UND FO-SYSTEMEN 42 I EINFUEHRUNGSBEISPIEL: MASSIVE RINGKERNSPULE 45 3 ANALYTISCHE MODELLIERUNG DES FLUSSSCHAETZERS 47 3.1 MODELLIERUNG VON WIRBELSTROEMEN ALS EFFEKTIVE RELUKTANZ . 47 3.1.1 TRANSZENDENTE LOESUNG . 47 3.1.2 ANNAEHERUNG ALS FRAKTIONALES SYSTEM . 51 3.2 EINFLUSS VON SAETTIGUNG UND HYSTERESE . 55 3.2.1 STATISCHES HYSTERESEMODELL . 55 3.2.2 DYNAMISCHES HYSTERESEMODELL . 58 3.2.3 FRAKTIONALER HYSTERESE-ALLPASSFILTER . 60 VII 4 RATIONALE APPROXIMATION DER TRANSZEND. UEBERTRAGUNGSFUNKTION 63 4.1 RATIONALE APPROXIMATION FRAKTIONALER SYSTEME . 64 4.1.1 KETTENBRUCHENTWICKLUNG IMPLIZITES FO-SYSTEM (IKBE) . 65 4.1.2 EXPLIZITE MATSUDA-APPROXIMATION (EMA) . 66 4.1.3 IMPLIZITE MATSUDA-APPROXIMATION (IMA) . 68 4.2 DIREKTE RATIONALE APPROXIMATION (DRA) . 70 4.2.1 DIREKTE KETTENBRUCHENTWICKLUNG (DKBE) . 70 4.2.2 PADE-APPROXIMATION (PA) . 73 4.3 VERGLEICH DER APPROXIMATIONEN . 75 II ANWENDUNGSBEISPIEL: 5-ACHSIGES AKTIVES MAGNETLAGER 77 5 RATIONALE TEILRELUKTANZEN 79 5.1 AXIALLAGER MIT MASSIVEM KERN . 79 5.1.1 RADIALE RELUKTANZEN . 81 5.1.2 AEUSSERE AXIALE RELUKTANZEN . 83 5.1.3 INNERE AXIALE RELUKTANZEN . 87 5.1.4 LUFTSPALTRELUKTANZEN . 89 5.1.5 ECKRELUKTANZEN . 94 5.2 RADIALLAGER MIT GEBLECHTEM KERN . 97 5.3 ZUSAMMENFASSUNG UND EINFLUSS DER APPROXIMATIONSORDNUNGEN 102 6 RATIONALE GESAMTRELUKTANZ 107 6.1 SUMME DER TEILRELUKTANZEN . 108 6.2 ANALYTISCHE VERFAHREN . 110 6.2.1 PADE-APPROX. DER SUMME DER TEILRELUKTANZEN (PASR) . 110 6.2.2 MATSUDA-APPROX. DES AEQUIV. IMPLIZITEN SYSTEMS (MAEIS) 112 6.2.3 VERGLEICH DER VERFAHREN . 113 6.3 NUMERISCHE VERFAHREN FUER EMPIRISCHE DATEN (LEVY \| RVF) . . . 116 6.4 AUSWAHLKRITERIEN . 121 7 EINFLUSS VON STREU UND STIRNFLUESSEN 123 7.1 MAGNETOSTATISCHER FALL . 125 7.2 DYNAMISCHER FALL . 130 7.3 ANALYTISCHE BETRACHTUNG . 136 7.4 IMPLEMENTIERUNG UND FAZIT . 140 8 MAGNETLAGERREGELUNG MIT UNTERLAGERTER FLUSSREGELUNG 147 8.1 DIGITALER FRAKTIONALER FLUSSSCHAETZER . 147 8.1.1 IIR-FILTER . 149 VIII 8.1.2 STABILITAET . 150 8.1.3 DIGITALE BIQUAD-FILTER-KASKADE . 153 8.2 FLUSSREGELUNG AUF BASIS DES SCHAETZERS . 157 8.2.1 BETRAGSOPTIMUM UND SYMMETRISCHES OPTIMUM . 158 8.2.2 STROMBEGRENZUNG . 161 8.3 STROMREGELUNG UNTER DEM EINFLUSS VON WIRBELSTROEMEN . 163 8.4 LAGEREGELUNG . 165 9 EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNG 169 9.1 AUFBAU DES VERSUCHSSTANDS . 169 9.2 SIMULATIONSMODELL . 175 9.3 VALIDIERUNG DES KONTINUIERLICHEN FLUSSMODELLS . 178 9.4 AUSWAHL EINER VARIANTE DES DIGITALEN FLUSSSCHAETZERS . 181 9.5 DEFINITION EINES UNSICHERHEITSBEREICHS . 184 9.6 FLUSSREGELUNG . 186 9.6.1 FREQUENZGANGANALYSE . 187 9.6.2 SPRUNGANTWORTEN . 189 9.6.3 FAZIT . 192 9.7 LAGEREGELUNG . 195 9.7.1 STATIONAERER SCHWEBEZUSTAND . 196 9.7.2 FUEHRUNGSVERHALTEN . 200 9.7.3 STOERUEBERTRAGUNGSVERHALTEN . 208 9.7.4 FAZIT . 211 10 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 213 10.1 ZUSAMMENFASSUNG . 213 10.2 ANWENDUNGSPOTENZIAL . 215 10.3 AUSBLICK . 216 THESEN 219 LITERATURVERZEICHNIS 223 ABBILDUNGSVERZEICHNIS 237 TABELLENVERZEICHNIS 239 ANHANG A MATHEMATISCHE BEWEISE UND DEFINITIONEN I ANHANG B PROGRAMMIERTECHNISCHE IMPLEMENTIERUNGEN III ANHANG C KONSTRUKTIONSZEICHNUNGEN V ANHANG D PARAMETERTABELLEN VII IX
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