Tervezési megfontolások állandó mágneses villamos gépek optimális irányítása esetén

Design considerations for optimal control of permanent magnet electric machines

Szerzők

  • Vanda Orsolya NAGY Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Gépészmérnöki Kar, Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék, 1111 Budapest, Műegyetem rkp. 3.
  • Csaba BUDAI Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Gépészmérnöki Kar, Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék, 1111 Budapest, Műegyetem rkp. 3.

Kulcsszavak:

linear quadratic regulator, optimal control, analytical design, electrical machines, /, lineáris kvadratikus szabályozó, optimális szabályozás, analitikus tervezés, villamos gépek

Absztrakt

A wide range of different methods is available for the control of permanent magnet electric machines. This study deals with the investigation of a modern, optimal control method, the so-called linear quadratic regulator (LQR). The aim is to determine the appropriate parameters of the given control method analytically, therefore reducing the computational demands resulting from the often necessary iterative methods and optimization algorithms. A further aim is to investigate the boundaries of achievable system characteristics.

Kivonat

Állandó mágneses villamos gépek szabályozása során a különféle szabályozási módszerek széles skálája érhető el. Jelen tanulmány egy modern, optimális irányítási módszer, az ún. lineáris kvadratikus szabályozó (LQR) vizsgálatával foglalkozik. A cél ezen szabályozási módszer megfelelő paramétereinek analitikus meghatározása, így csökkentve a sok esetben szükséges iteratív módszerekből és optimalizációs algoritmusokból adódó számítási igényeket. További cél a megvalósítható minőségi jellemzők határainak feltérképezése is.

Hivatkozások

S. J. Chacko and R. J. Abraham, „On LQR controller design for an inverted pendulum stabilization,” InternationalJournal of Dynamics and Control, vol. 11, no. 4, pp. 1584–1592, Nov. 2022. doi:10.1007/s40435-022-01079-0

A. Umar, S. H. Haruna, A. Y. Zubairu, S. Yusuf, D. Musbahu, and I. Abdulwahab, „Performance evaluation of the DC motor using robust H-Infinity and H2 controllers,” in 2024 IEEE 5th International Conference on Electro-Computing

Technologies for Humanity (NIGERCON). IEEE, Nov. 2024. doi:10.1109/nigercon62786.2024.10927334 pp. 1–6.

Y. A. Shafeek and H. I. Ali, „Attaining robust stability and performance for triple inverted pendulum using H-infinity control,” Mathematical Modelling of Engineering Problems, vol. 12, no. 2, pp. 512–522, Feb. 2025. doi:10.18280/mmep.120216

D. S. Naidu, Optimal control systems, 2003, ch. Linear Quadratic Optimal Control Systems I, pp. 101–151. ISBN 0-8493-0892-5

S. J. Chacko, N. P.C., and R. J. Abraham, „Optimizing LQR controllers: A comparative study,” Results in Control and Optimization, vol. 14, p. 100387, Mar. 2024. doi:10.1016/j.rico.2024.100387

D. Ivanova and N. Valov, „LQR-based PID control of DC motor speed,” in 2024 9th International Conference on Energy Efficiency and Agricultural Engineering (EE&AE). IEEE, Jun. 2024. doi:10.1109/eeae60309.2024.10600621

pp. 1–5.

M. Nicola and C.-I. Nicola, „Improved performance for PMSM control system based on LQR controller and computational intelligence,” in 2021 International Conference on Electrical, Computer and Energy Technologies (ICECET). IEEE, Dec. 2021. doi:10.1109/icecet52533.2021.9698758 pp. 1–6.

L. Guarnaccia, R. Bevilacqua, and S. P. Pastorelli, „Suboptimal LQR-based spacecraft full motion control: Theory and experimentation,” Acta Astronautica, vol. 122, pp. 114–136, May 2016. doi:10.1016/j.actaastro.2016.01.016

B. Lantos, Irányítási rendszerek elmélete és tervezése I. Akadémiai Kiadó, 2016. ISBN 978-963-059-848-4

R. Tedrake, Underactuated Robotics, 2023, ch. Linear Quadratic Regulators. [Online]. Available: https://underactuated.csail.mit.edu/lqr.html

J. P. Hespanha, Linear systems theory, second edition ed. Princeton: Princeton University Press, 2018, ch. LQR/LQG Optimal Control. ISBN 9780691179575 Includes bibliographical references and index.

S. Khatoon, D. Gupta, and L. K. Das, „PID & LQR control for a quadrotor: Modeling and simulation,” in 2014 International Conference on Advances in Computing, Communications and Informatics (ICACCI). IEEE, Sep. 2014. doi:10.1109/icacci.2014.6968232

B. Károly, „Aktív belépőél feli megcsapolás dinamikai modellje centrifugálkompresszorok pompázs-szabályozására,”Repüléstudományi Közlemények, 2013. [Online]. Available: https://www.repulestudomany.hu/kulonszamok/2013_cikkek/2013-2-13-Beneda_Karoly.pdf

E. Okyere, A. Bousbaine, G. T. Poyi, A. K. Joseph, and J. M. Andrade, „LQR controller design for quad-rotor helicopters,” The Journal of Engineering, vol. 2019, no. 17, pp. 4003–4007, Jun. 2019. doi:10.1049/joe.2018.8126

Q.-R. Hong, P.-I. Chan, W.-K. Sou, C. Gong, and C.-S. Lam, „Linear quadratic regulator optimal control with integral action (LQRIC) for LC-coupling hybrid active power filter,” Applied Sciences, vol. 12, no. 19, p. 9772, Sep. 2022. doi:10.3390/app12199772

C. Budai, T. Tóth-Katona, and P. Stumpf, „Novel design method for cascade control structure of electric drives: Closed-form expressions for control gains via pole placement,” IET Control Theory & Applications, vol. 18, no. 17, pp. 2448–2467, Oct. 2024. doi:10.1049/cth2.12747

Letöltések

Megjelent

2026-04-21

Folyóirat szám

XXXIV. Nemzetközi Gépészeti Konferencia – OGÉT 2026

Rovat

Articles

License

Copyright (c) 2026 Nemzetközi Gépészeti Konferencia – OGÉT

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.