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Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by De Gruyter (O) July 6, 2019

Einführung in die fraktionale Flussschätzung in elektromagnetischen Aktoren

Introduction into fraktional order flux estimation in electromagnetic actuators
  • Robert Seifert

    Robert Seifert erlangte den Abschluss des Dipl.-Ing. in Elektrotechnik an der Technischen Universität Dresden, Deutschland im Jahr 2014. Seit 2015 ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter und Promovend am Lehrstuhl für elektrische Maschinen und Antriebe von Prof. W. Hofmann der TU Dresden. Seine Forschungsgebiete umfassen die Magnetlagertechnik, Systeme fraktionaler Ordnung und Linearantriebe.

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    , Christoph Steiert

    Christoph Steiert erhielt 2017 seinen Abschluss als Dipl.-Ing. für Elektrotechnik an der TU Dresden. Seit Juni 2018 ist er als wissemschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Mechatronischen Maschinenbau, der TU Dresden angestellt. Der Schwerpunkt seiner Arbeit liegt im Bereich der Systemuntersuchung von stationärhydraulischen Anlagen.

    , Wilfried Hofmann

    Prof. Dr.-Ing. Wilfried Hofmann ist Inhaber des Lehrstuhls für elektrische Maschinen und Antriebe an der Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik der Technischen Universität Dresden. Seine Arbeitsgebiete umfassen elektromagnetische Energiewandler, die Regelung von mechatronischen Systemen und Drehfeldmaschinen sowie Leistungselektronik.

    and Klaus Röbenack

    Prof. Dr.-Ing. habil. Klaus Röbenack ist Direktor des Instituts für Regelungs- und Steuerungstheorie an der Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik der Technischen Universität Dresden. Seine Arbeitsgebiete umfassen den Entwurf nichtlinearer Regler und Beobachter sowie das wissenschaftliche Rechnen.

Zusammenfassung

In diesem Artikel wird erstmalig ein neuartiger fraktionaler Flussschätzer vorgestellt, der das atypische Übertragungsverhalten zwischen dem messbaren Aktorstrom und der kraftproportialen Flussdichte über eine große Bandbreite mit hoher Genauigkeit abbilden kann. Am Beispiel einer Ringkernspule wird die gesamte Vorgehensweise von der Modellbildung über dessen Approximation und Diskretisierung bis zur hardwareseitigen Implementierung nachvollzogen. Die abschließenden Messungen zeigen das große Potential einer schätzerbasierten Flussdichteregelung für hochdynamische Aktoren und Magnetlager.

Abstract

In this article a novel fractional-order flux estimator is presented, which can model the atypical transfer function between the measurable actor current and the force-proportional flux density, over a large bandwidth with high precision. Be means of a toroidal core the complete procedure from modeling and approximation to discretization and hardware implemenation is explained. The final measurements show the high potential of an estimator–based flux density control for the use in high dynamic electrical actuators and magnetic bearings.

Funding statement: Die Autoren danken der Deutschen Forschungsgemeinschaft für die finanzielle Unterstützung des Forschungsvorhabens im Zuge des Projekts DFG HO 1483/78-1, AOBJ: 637645.

About the authors

Dipl.-Ing. Robert Seifert

Robert Seifert erlangte den Abschluss des Dipl.-Ing. in Elektrotechnik an der Technischen Universität Dresden, Deutschland im Jahr 2014. Seit 2015 ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter und Promovend am Lehrstuhl für elektrische Maschinen und Antriebe von Prof. W. Hofmann der TU Dresden. Seine Forschungsgebiete umfassen die Magnetlagertechnik, Systeme fraktionaler Ordnung und Linearantriebe.

Dipl.-Ing. Christoph Steiert

Christoph Steiert erhielt 2017 seinen Abschluss als Dipl.-Ing. für Elektrotechnik an der TU Dresden. Seit Juni 2018 ist er als wissemschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Mechatronischen Maschinenbau, der TU Dresden angestellt. Der Schwerpunkt seiner Arbeit liegt im Bereich der Systemuntersuchung von stationärhydraulischen Anlagen.

Prof. Dr.-Ing. Wilfried Hofmann

Prof. Dr.-Ing. Wilfried Hofmann ist Inhaber des Lehrstuhls für elektrische Maschinen und Antriebe an der Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik der Technischen Universität Dresden. Seine Arbeitsgebiete umfassen elektromagnetische Energiewandler, die Regelung von mechatronischen Systemen und Drehfeldmaschinen sowie Leistungselektronik.

Prof. Dr.-Ing. habil. Dipl.-Math. Klaus Röbenack

Prof. Dr.-Ing. habil. Klaus Röbenack ist Direktor des Instituts für Regelungs- und Steuerungstheorie an der Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik der Technischen Universität Dresden. Seine Arbeitsgebiete umfassen den Entwurf nichtlinearer Regler und Beobachter sowie das wissenschaftliche Rechnen.

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Received: 2018-06-04
Accepted: 2019-03-25
Published Online: 2019-07-06
Published in Print: 2019-07-26

© 2019 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston

Downloaded on 23.2.2024 from https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/auto-2018-0075/html
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