Para aplicações de extração de petróleo de poços em terra foi desenvolvido pelo Laboratório de Eletromagnetismo Aplicado (LMAG) da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo um protótipo de motor de indução linear tubular (MILT), onde o movimento axial do secundário do motor aciona diretamente a bomba de extração situada no fundo do poço. Numa segunda etapa, foi prevista a substituição dos mancais mecânicos por dois mancais magnéticos ativos (AMBs), que permitem melhor movimentação e praticamente nenhum atrito, reduzindo o desgaste causado por impurezas contidas no petróleo extraído, e consequentemente os esforços de manutenção. Todavia, o protótipo atual possui apenas um mancal magnético, e o outro é mecânico. O presente trabalho apresenta a instalação do segundo mancal magnético ao protótipo do MILT, e propõe realizar o controle do sistema de mancais magnéticos para o MILT, tendo em vista um problema multivariável, onde as posições do secundário do motor em relação aos dois mancais são correlacionadas, bem como as ações de controle sobre os mesmos. O trabalho faz uma revisão do sistema atual com um AMB, abordando sua concepção física, modelagem e o controlador, e tal controlador é replicado para o segundo AMB. Um novo modelo é apresentado, considerando o comportamento multivariável dos dois AMBs, e um sistema de controle robusto multivariável é projetado, através da técnica LQG/LTR. Resultados de simulação do novo controlador são analisados e comparados com os resultados experimentais do controlador atual aplicado aos dois AMBs, e apresentam-se as conclusões. / For onshore oil extraction applications, a tubular linear induction motor (TLIM) prototype was developed by Applied Electromagnetism Laboratory (LMAG) of Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, on which the axial movement of the motor secondary drives the suction pump, placed in the down hole of the oil well. In a second step, it was planned to replace the mechanical bearings by two Active Magnetic Bearings (AMB), in order to have better movement and practically no friction, reducing damages caused by impurities in the oil, thus reducing maintenance effort. Nevertheless, the actual prototype has only one AMB, being the other one a mechanical bearing. This paper presents the installation of the second AMB onto TLIM prototype, and a proposal to implement the control algorithm for the TLIM magnetic bearing system, considering now a multivariable problem, where the position of the motor secondary for both AMB are related, as well as control efforts. The present work review the actual system with only one AMB, approaching its physical construction, mathematical model and applied control system; and this control system is applied to the second AMB. A new model is presented, considering the AMB system multivariable behavior, and a multivariable robust control system is then designed, using LQG/LTR approach. Simulation results for the new controller are analyzed and compared to experimental results from the actual controller applied to both AMB, and some conclusions are presented.

Articulated Funiculator is a new and innovative concept developed by Tyréns forachieving a more efficient vertical transportation with a higher space utilization.Having a variety of merits, i.e.: simple construction, direct electromagneticthrust propulsion, and high safety and reliability in contrast to rotary inductionmotor, linear induction motor (LIM) is considered to be one of the cases as thepropulsion system for Articulated Funiculator. The thesis is then carried outwith the purpose of determining the feasibility of this study case by designing theLIMs meeting some specific requirements. The detailed requirements include: aset of identical LIMs are required to jointly produce the thrust that is sufficientto vertically raise the moving system up to 2 m/s2; the size of the LIMs cannotexceed the specification of the funiculator; the maximum flux density in the airgap for each LIM is kept slightly below 0.6 T; no iron saturation of any part ofthe LIMs is allowed.In this thesis report, an introduction of LIM is firstly presented. Followingthe introduction, relevant literature has been reviewed for a strengthenedtheoretical fundamentals and a better understanding of LIM’s history and applications. A general classification of LIMs is subsequently introduced. In addtion,an analytical model of the single-sided linear induction motor (SLIM) has beenbuilt based on an approximate equivalent circuit, and the preliminary geometryof the SLIM is thereby obtained. In order to acquire a more comprehensiveunderstanding of the machine characteristics and a more precise SLIM design, atwo-dimensional finite element method (2D-FEM) analysis is performed initiallyaccording to the preliminary geometry. The results, unfortunately, turn out tobe iron severely saturated in the teeth and yoke, and a excessive maximumvalue of air-gap flux density. Specific to the problems, different parameters ofthe SLIM are marginally adjusted and a series of design scenarios are run inFlux2D for 8-pole and 6-pole SLIM. The comparisons between the results areconducted and the final solution is lastly chosen among them. / Articulated Funiculator är ett nytt och innovativt koncept som utvecklats av Tyréns för att möjilggöra en mer effektiv vertikal transport och bättre utnyttjautrymme. Tack vare fördelar såsom en enkel konstruktion, direkt elektromagnetiskdragkraftsframdrivning, samt hög säkerhet och tillförlitlighet i motsatstill roterande induktionsmotor, är en linjär induktionsmotor (LIM) aktuell somframdrivningssystem. Detta examensarbete är utfört med syfte att utforma enLIM för att uppfylla vissa specifika krav. De detaljerade kraven inkluderar: enuppsättning identiska LIM krävs för att gemensamt producera tillräcklig dragkraftför att vertikalt höja det rörliga systemet upp till 2 m/s2; storleken påLIM får inte överstiga specifikation; den maximala flödestätheten i luftgapet förvarje LIM hålls är begränsad till knappt 0.6 T; ingen järnmättnad av någon delav LIM är tillåtet. I denna rapport ges först en introduktion av LIM-konceptet. Efter introduktionenhar relevant litteratur granskats för att stärka teoretiska grundkunskapersamt ge en bättre belysning av historiken kring LIMs samt dess applikationer. Utöver detta har en analytisk modell av den ensidiga linjära induktionsmotorn(SLIM) byggts, baserat på en ungefärlig ekvivalent krets med vilket den preliminärageometrin för SLIM. För att erhålla en mer grundläggande förståelse avmaskinens egenskaper är en tvådimensionell analys med finita elementmetoden(2D-FEM) utförd, initialt med användande av en preliminär geometri erhållenmed hjälp av analytisk dimensionering. Resultaten från dessa simuleringar visadedock att järnet mättats kraftigt i både tänderna och oket och ett överdrivetstort maximivärde av luftgapets flödestäthet erhålls. Specifikt för applikationenjusteras olika parametrar och en rad driftscenarier körs i Flux2D för en 8-poligoch en 6-polig SLIM. En slutgiltig jämförelse mellan de olika maskindesignernapresenteras och den rekommenderade lösningen väljs slutligen.

The electrification era has been marked up by an increase in volume of electric vehicles which are directly or indirectly powered by electricity. Railways, roadways and airways are being electrified as we speak at their own respective rate. In addition to that upcoming concepts for transport solution such as hyperloop also described as the fifth mode of transportation will be electrified. The current thesis work is based on developing the model and control of the propulsion system of a scaled Hyperloop pod designed by student team KTH Hyperloop representing KTH. The team competes in Hyperloop competition organized by Spacex and the goal is to achieve the highest possible speed in a given distance and track designed by SpaceX. In order to achieve the goal of being the fastest, the scaled pod uses a Double Sided Linear Induction Motor (DSLIM) as mentioned in the subsequent chapter. The motor modelling is done on Simulink and is similar to a rotary induction motor (RIM). However the presence of end effect in DSLIM makes it different from RIM and has been discussed subsequently. The control strategy uses a synchronous frame PI control for the current control and sensor based speed control for controlling the speed of the pod.The speed control output is a reference current which is used as an input to the current controller which finally gives voltage as the control output. The corresponding bandwidth for the various loops have been calculated based on motor parameters as discussed in the method section. The validation of the motor model and the corresponding controller has been discussed in the result section, where the accuracy of the controller for the designed modelled is discussed. / Elektrifieringstiden har präglats av en ökning i volym av elfordon som direkt eller indirekt drivs med el. Järnvägar, vägar och luftvägar elektrifieras just nu med deras respektive takt. Utöver det kommer kommande koncept för transportlösning som hyperloop som också beskrivs som det femte transportsättet att elektrifieras. Detta examensarbete bygger på att utveckla modellen och regleringen av framdrivningssystemet för en nedskalad Hyperloop-pod utvecklad av studentteamet KTH Hyperloop som representerar KTH. Teamet tävlar i Hyperloop-tävlingen organiserad av SpaceX och målet är att uppnå högsta möjliga hastighet på ett visst avstånd och spår framtaget av SpaceX. För att uppnå målet om att vara snabbast använder den nedskalade podden en dubbelsidig elektrisk linjär induktionsmotor (DSLIM) som nämns i det följande kapitlet. Den elektriska motormodelleringen görs i Simulink och liknar en roterande induktionsmotor(RIM). Men närvaron av ’end effect’ i DSLIM gör den annorlunda än RIM och har diskuterats därefter. Styrstrategin använder en synkron ram-PI-styrning för strömstyrning och sensorbaserad hastighetsreglering för att styra hastigheten på podden. Varvtalsstyrningsutgången är en referensström som används som en ingång till den nuvarande styrenheten som slutligen ger spänning som slutling styrning. Motsvarande bandbredd för de olika slingorna har beräknats baserat på elektriska motorparametrar som diskuterats i metodavsnittet.Valideringen av elmotormodellen och motsvarande styrenhet har diskuterats i resultatsektionen, där noggrannheten hos styrenheten för den konstruerade modellerna diskuteras.