Control de máquina herramienta de alta velocidad mediante empleo de levitación magnética activa

Resumen

Esta tesis se centra en el empleo de cojinetes magnéticos activos para conseguir, utilizando técnicas de Control Automático avanzado, gran precisión y robustez en el posicionado de un rotor y a su vez, elevadas velocidades de giro del mismo. Se presenta una sistematización del proceso de modelado y corroboración de un banco de ensayos, que incluye el modelado del rotor al que se le añaden los efectos rotordinámicos y la dinámica de los sensores, acondicionadores y actuadores. Como el sistema es fuertemente no lineal se realiza un estudio mediante la técnica de Balance Armónico y se logran explicar varios fenómenos que no son interpretables desde la perspectiva lineal como la causa de la desestabilización del dispositivo con la velocidad, el efecto del retardo o la aparición de espurios y bifurcaciones. En cuanto al control de sustentación se diseñan un PID, mediante el lugar de las raíces en discreto, que se ajusta experimentalmente mediante el estandar ISO 14839-3, y un controlador robusto H_infinito con una parte integral. Todo esto aprovechándose de la simetría del sistema que permite desacoplar sus modos. Por otro lado se implementan dos alternativas para minimizar las perturbaciones que se generan naturalmente en rotación. Un excitador Notch y un controlador adaptativo feedforward. A este último se le aplican técnicas de muestreo no estándar para relajar el cómputo llevado a cabo por el hardware. Ambas implementaciones necesitan de una medida precisa de la frecuencia que se consigue mediante un filtro Kalman o un FLL.