Método de anulación de campo dinámico para sala con blindaje magnético basado en aproximación de Padé y control de rechazo de perturbaciones activas generalizadas
Autores: Zhao, Jiye; Zhou, Xinxiu; Sun, Jinji
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Método de anulación de campo dinámico para sala con blindaje magnético basado en aproximación de Padé y control de rechazo de perturbaciones activas generalizadas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Salas blindadas magnéticamente
Magnetoencefalografía
Bobinas de compensación activa
Sistema de control en lazo cerrado
Aproximación de Padé
Control generalizado de rechazo activo de perturbaciones
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
Las salas con blindaje magnético (MSR) proporcionan un entorno de campo cercano a cero para la investigación de magnetoencefalografía (MEG). Debido al alto costo de los materiales de alta permeabilidad y la débil capacidad de protección contra las interferencias magnéticas de baja frecuencia, es necesario diseñar adicionalmente bobinas de compensación activa combinadas con un sistema de control de bucle cerrado para lograr la anulación dinámica de las interferencias magnéticas ambientales. Para mejorar el rendimiento del sistema de anulación dinámica, este artículo propone un nuevo método de diseño de controlador basado en la aproximación de Padé y el control de rechazo de perturbaciones activas generalizado (GADRC). En primer lugar, se establece un modelo preciso de bucle cerrado del sistema de anulación dinámica. Sobre esta base, el elemento de retardo del magnetómetro bombeado ópticamente (OPM) se aproxima utilizando el método de aproximación de Padé, y el controlador se diseña dentro del marco de GADRC. La estabilidad del sistema y la capacidad de supresión de perturbaciones se analizan utilizando métodos de dominio de frecuencia. Para validar la efectividad del método propuesto, se realizan simulaciones y experimentos, logrando un factor de blindaje mayor a 40 dB a 0.1 Hz. Después de filtrar la interferencia de la frecuencia de alimentación, la fluctuación del campo pico a pico se reduce de 320.3 pT a 1.8 pT.
Descripción
Las salas con blindaje magnético (MSR) proporcionan un entorno de campo cercano a cero para la investigación de magnetoencefalografía (MEG). Debido al alto costo de los materiales de alta permeabilidad y la débil capacidad de protección contra las interferencias magnéticas de baja frecuencia, es necesario diseñar adicionalmente bobinas de compensación activa combinadas con un sistema de control de bucle cerrado para lograr la anulación dinámica de las interferencias magnéticas ambientales. Para mejorar el rendimiento del sistema de anulación dinámica, este artículo propone un nuevo método de diseño de controlador basado en la aproximación de Padé y el control de rechazo de perturbaciones activas generalizado (GADRC). En primer lugar, se establece un modelo preciso de bucle cerrado del sistema de anulación dinámica. Sobre esta base, el elemento de retardo del magnetómetro bombeado ópticamente (OPM) se aproxima utilizando el método de aproximación de Padé, y el controlador se diseña dentro del marco de GADRC. La estabilidad del sistema y la capacidad de supresión de perturbaciones se analizan utilizando métodos de dominio de frecuencia. Para validar la efectividad del método propuesto, se realizan simulaciones y experimentos, logrando un factor de blindaje mayor a 40 dB a 0.1 Hz. Después de filtrar la interferencia de la frecuencia de alimentación, la fluctuación del campo pico a pico se reduce de 320.3 pT a 1.8 pT.