JPH0984214A - 磁気浮上制御装置 - Google Patents
磁気浮上制御装置Info
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- JPH0984214A JPH0984214A JP7262549A JP26254995A JPH0984214A JP H0984214 A JPH0984214 A JP H0984214A JP 7262549 A JP7262549 A JP 7262549A JP 26254995 A JP26254995 A JP 26254995A JP H0984214 A JPH0984214 A JP H0984214A
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- signal
- levitation
- controller
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0444—Details of devices to control the actuation of the electromagnets
- F16C32/0457—Details of the power supply to the electromagnets
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2326/00—Articles relating to transporting
- F16C2326/10—Railway vehicles
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
- Control Of Vehicles With Linear Motors And Vehicles That Are Magnetically Levitated (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】制御系が安定し、応答性と支持剛性が高い磁気
浮上制御装置を提供することを目的とする。 【構成】空隙信号ｘと浮上位置指令信号ｘS との差に基
づいて、浮上制御器５により位相を制御し、励磁電流信
号ｉと浮上制御器５の出力信号の差により、パワーアン
プ１０を介し励磁コイルＣの励磁電流を制御し、被浮上
体２を浮上する磁気浮上制御装置において、空隙信号ｘ
を２乗演算する第１の２乗関数器７とその出力信号ｘ2
と浮上制御器５の出力信号ｆS を乗算する乗算器６より
なる第１のフィードバック・ループ７０と、励磁電流信
号ｉを２乗演算する第２の２乗関数器９よりなる第２の
フィードバック・ループ９０と、第１のフィードバック
・ループ７０の出力信号と第２のフィードバック・ルー
プ９０の出力信号の差をとる減算器８により浮上制御器
５の出力信号ｆS に対し浮上力を比例制御する。
浮上制御装置を提供することを目的とする。 【構成】空隙信号ｘと浮上位置指令信号ｘS との差に基
づいて、浮上制御器５により位相を制御し、励磁電流信
号ｉと浮上制御器５の出力信号の差により、パワーアン
プ１０を介し励磁コイルＣの励磁電流を制御し、被浮上
体２を浮上する磁気浮上制御装置において、空隙信号ｘ
を２乗演算する第１の２乗関数器７とその出力信号ｘ2
と浮上制御器５の出力信号ｆS を乗算する乗算器６より
なる第１のフィードバック・ループ７０と、励磁電流信
号ｉを２乗演算する第２の２乗関数器９よりなる第２の
フィードバック・ループ９０と、第１のフィードバック
・ループ７０の出力信号と第２のフィードバック・ルー
プ９０の出力信号の差をとる減算器８により浮上制御器
５の出力信号ｆS に対し浮上力を比例制御する。
Description
【００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気浮上制御装置に関
する。
する。
【００２】
【従来の技術】従来、変位検出器の検出した空隙信号と
浮上位置指令信号との差に基づいて位相を制御し、パワ
ーアンプを介して、電磁石の励磁電流を制御し、電磁石
よりなる固定子と空隙を介し対向させた磁性体の被浮上
体を浮上する磁気浮上制御装置がある。ところが、電磁
石の磁気吸引力が励磁電流信号および空隙信号に対し非
線形特性をもつため、安定した制御系を得難かった。非
線形特性を補償するものとして、浮上制御器の後段にル
ート演算器と、このルート演算器の出力信号と空隙信号
を乗算してパワーアンプに信号を送る乗算器を設けたも
のがある（例えば、特開昭６１−５２４１１号公報）。
また、変位検出器の検出した空隙値に基づいて、パワー
アンプを介し、磁気軸受の電磁石の励磁電流を制御する
際に、駆動電圧の帯域を補償するものとして、変位検出
器の検出した空隙値と電磁石のコイル電流値からロータ
と電磁石の間の磁束密度を演算する演算手段を備え、こ
の演算手段による磁束密度の演算値とコイル電流値をパ
ワーアンプにフィードバックするものがある（例えば、
実開平５−７９０４１号公報）。
浮上位置指令信号との差に基づいて位相を制御し、パワ
ーアンプを介して、電磁石の励磁電流を制御し、電磁石
よりなる固定子と空隙を介し対向させた磁性体の被浮上
体を浮上する磁気浮上制御装置がある。ところが、電磁
石の磁気吸引力が励磁電流信号および空隙信号に対し非
線形特性をもつため、安定した制御系を得難かった。非
線形特性を補償するものとして、浮上制御器の後段にル
ート演算器と、このルート演算器の出力信号と空隙信号
を乗算してパワーアンプに信号を送る乗算器を設けたも
のがある（例えば、特開昭６１−５２４１１号公報）。
また、変位検出器の検出した空隙値に基づいて、パワー
アンプを介し、磁気軸受の電磁石の励磁電流を制御する
際に、駆動電圧の帯域を補償するものとして、変位検出
器の検出した空隙値と電磁石のコイル電流値からロータ
と電磁石の間の磁束密度を演算する演算手段を備え、こ
の演算手段による磁束密度の演算値とコイル電流値をパ
ワーアンプにフィードバックするものがある（例えば、
実開平５−７９０４１号公報）。
【００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前者の従来
の技術では、ルート演算器が入力信号がゼロに近づくに
つれゲインが無限大となり、位相遅れが大きくなり、応
答性と支持剛性が低下するという問題がある。また、後
者の従来の技術では、回転体と電磁石との間の磁束密度
とコイル電流値を直接電磁石のパワーアンプに入力して
いるため、軸受の浮上力と位相制御の指令信号の関係が
非線形となり、基準位置で制御系の各パラメータを設定
しても、外乱が加わって浮上位置や電流が変化すると、
ループゲインが変化して当初安定していた系が不安定に
なって、浮上できなくなるという問題があった。そこ
で、本発明は、制御系が安定し、応答性と支持剛性が高
い磁気浮上制御装置を提供することを目的とする。
の技術では、ルート演算器が入力信号がゼロに近づくに
つれゲインが無限大となり、位相遅れが大きくなり、応
答性と支持剛性が低下するという問題がある。また、後
者の従来の技術では、回転体と電磁石との間の磁束密度
とコイル電流値を直接電磁石のパワーアンプに入力して
いるため、軸受の浮上力と位相制御の指令信号の関係が
非線形となり、基準位置で制御系の各パラメータを設定
しても、外乱が加わって浮上位置や電流が変化すると、
ループゲインが変化して当初安定していた系が不安定に
なって、浮上できなくなるという問題があった。そこ
で、本発明は、制御系が安定し、応答性と支持剛性が高
い磁気浮上制御装置を提供することを目的とする。
【００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、空隙信号ｘを検出する変位検出器３と、前記空隙信
号ｘと浮上位置指令信号ｘS との差に基づいて浮上制御
器５によって位相を制御し、電流検出器１５の検出した
励磁電流信号ｉと浮上制御器５の出力信号の差をとる減
算器とその出力信号を入力信号とする電流制御器１１を
備えたパワーアンプ１０を介し、励磁コイルＣの励磁電
流ｉを制御し、電磁石よりなる固定子１と空隙を介し対
向させた磁性体の被浮上体２を浮上する磁気浮上制御装
置において、前記変位検出器３の検出した空隙信号ｘを
２乗演算する第１の２乗関数器７と、前記第１の２乗関
数器７の出力信号と前記浮上制御器５の出力信号ｆS を
乗算する乗算器６よりなる第１のフィードバック・ルー
プ７０と、前記電流検出器１５の検出した励磁電流信号
ｉを２乗演算する第２の２乗関数器９よりなる第２のフ
ィードバック・ループ９０とを備え、前記減算器が、前
記第１のフィードバック・ループ７０の出力信号と前記
第２のフィードバック・ループ９０の出力信号の差をと
る減算器８であることを特徴とする。
め、空隙信号ｘを検出する変位検出器３と、前記空隙信
号ｘと浮上位置指令信号ｘS との差に基づいて浮上制御
器５によって位相を制御し、電流検出器１５の検出した
励磁電流信号ｉと浮上制御器５の出力信号の差をとる減
算器とその出力信号を入力信号とする電流制御器１１を
備えたパワーアンプ１０を介し、励磁コイルＣの励磁電
流ｉを制御し、電磁石よりなる固定子１と空隙を介し対
向させた磁性体の被浮上体２を浮上する磁気浮上制御装
置において、前記変位検出器３の検出した空隙信号ｘを
２乗演算する第１の２乗関数器７と、前記第１の２乗関
数器７の出力信号と前記浮上制御器５の出力信号ｆS を
乗算する乗算器６よりなる第１のフィードバック・ルー
プ７０と、前記電流検出器１５の検出した励磁電流信号
ｉを２乗演算する第２の２乗関数器９よりなる第２のフ
ィードバック・ループ９０とを備え、前記減算器が、前
記第１のフィードバック・ループ７０の出力信号と前記
第２のフィードバック・ループ９０の出力信号の差をと
る減算器８であることを特徴とする。
【００５】
【作用】上記手段により、第１のフィードバック・ルー
プ７０の出力信号と前記第２のフィードバック・ループ
９０の出力信号を減算器８により差をとることにより、
固定子１が被浮上対２を支持する力Ｆを浮上制御器５の
出力信号ｆS に対し線形化する。パワーアンプ１０は、
乗算器６の出力信号と第２の２乗関数器９の出力信号の
差がなくなるように励磁電流の２乗相当量を比例制御す
る。
プ７０の出力信号と前記第２のフィードバック・ループ
９０の出力信号を減算器８により差をとることにより、
固定子１が被浮上対２を支持する力Ｆを浮上制御器５の
出力信号ｆS に対し線形化する。パワーアンプ１０は、
乗算器６の出力信号と第２の２乗関数器９の出力信号の
差がなくなるように励磁電流の２乗相当量を比例制御す
る。
【００６】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図１に基づいて説
明する。１は励磁コイルＣを巻線した電磁石からなる固
定子である。２は固定子１と空隙を介し対向させた、磁
性体の被浮上体である。３は固定子１側に設けた、空隙
信号を検出する変位検出器である。４は変位検出器３の
検出した空隙信号ｘと浮上位置指令信号ｘｓの差をとる
第１の減算器である。５は第１の減算器４の出力信号を
入力信号として位相を補償する浮上制御器である。６は
浮上制御器５の出力信号ｆS を一方の入力信号とし、変
位検出器３の空隙信号ｘを２乗演算する第１の２乗関数
器７の出力信号ｘ2を他方の入力信号とする乗算器であ
る。変位検出器３、第１の２乗関数器７と乗算器６で第
１のフィードバック・ループ７０を構成する。９は電流
検出器１５の検出した励磁電流信号ｉを２乗演算する第
２の２乗関数器である。電流検出器１５と第２の２乗関
数器９で第２のフィードバック・ループ９０を構成す
る。第２の減算器８では、乗算器６の出力信号ｉS と第
２の２乗関数器９の出力信号ｉ2 の差がとられる。第２
の減算器８の出力信号を電流制御器１１に入力する。電
流制御器１１の出力信号は発振器１３の出力信号と比較
器１２で比較され、その出力信号を主回路１４に入力す
る。主回路１４は励磁コイルＣに励磁電流ｉを出力す
る。
明する。１は励磁コイルＣを巻線した電磁石からなる固
定子である。２は固定子１と空隙を介し対向させた、磁
性体の被浮上体である。３は固定子１側に設けた、空隙
信号を検出する変位検出器である。４は変位検出器３の
検出した空隙信号ｘと浮上位置指令信号ｘｓの差をとる
第１の減算器である。５は第１の減算器４の出力信号を
入力信号として位相を補償する浮上制御器である。６は
浮上制御器５の出力信号ｆS を一方の入力信号とし、変
位検出器３の空隙信号ｘを２乗演算する第１の２乗関数
器７の出力信号ｘ2を他方の入力信号とする乗算器であ
る。変位検出器３、第１の２乗関数器７と乗算器６で第
１のフィードバック・ループ７０を構成する。９は電流
検出器１５の検出した励磁電流信号ｉを２乗演算する第
２の２乗関数器である。電流検出器１５と第２の２乗関
数器９で第２のフィードバック・ループ９０を構成す
る。第２の減算器８では、乗算器６の出力信号ｉS と第
２の２乗関数器９の出力信号ｉ2 の差がとられる。第２
の減算器８の出力信号を電流制御器１１に入力する。電
流制御器１１の出力信号は発振器１３の出力信号と比較
器１２で比較され、その出力信号を主回路１４に入力す
る。主回路１４は励磁コイルＣに励磁電流ｉを出力す
る。
【００７】以下に、動作を説明する。パワーアンプ１０
は、第２の減算器８により、電流検出器１５が検出した
励磁電流信号ｉを第２の２乗関数器９で２乗したｉ2 と
乗算器６の出力信号ｉS が等しくなるように制御され
る。即ち、第２の減算器８の入力信号ｉS 、励磁コイル
Ｃの励磁電流をｉ、ｋi を定数としたとき、ｉ2 ＝ｋi
・ｉS の関係が得られる。一方、浮上制御器５の出力を
ｆS としたとき、乗算器６と第１の２乗関数器７の働き
で、ｉS ＝ｆS ・ｘ2 の関係が得られる。ここで、固定
子１の浮上力Ｆと空隙値Ｘの関係は、Ｋを定数としたと
き、Ｆ＝Ｋ・（Ｉ／Ｘ）2 の関係があるから、変位検出
器３の変換比をｋP ＝ｘ／Ｘとすると、Ｆ＝Ｋ・ｋi ・
ｋP 2 ・ｆS の関係が得られる。すなわち、パワーアン
プ１０は、浮上制御器５の出力信号ｆS に対し、ｉ2 ／
ｉS ＝ｋi が１になるように比例制御される。その結
果、浮上制御器５の出力信号ｆS に比例した浮上力Ｆが
得られる。また、２乗関数器によりフィードバック・ル
ープを構成したので、位相遅れが少なくなる。
は、第２の減算器８により、電流検出器１５が検出した
励磁電流信号ｉを第２の２乗関数器９で２乗したｉ2 と
乗算器６の出力信号ｉS が等しくなるように制御され
る。即ち、第２の減算器８の入力信号ｉS 、励磁コイル
Ｃの励磁電流をｉ、ｋi を定数としたとき、ｉ2 ＝ｋi
・ｉS の関係が得られる。一方、浮上制御器５の出力を
ｆS としたとき、乗算器６と第１の２乗関数器７の働き
で、ｉS ＝ｆS ・ｘ2 の関係が得られる。ここで、固定
子１の浮上力Ｆと空隙値Ｘの関係は、Ｋを定数としたと
き、Ｆ＝Ｋ・（Ｉ／Ｘ）2 の関係があるから、変位検出
器３の変換比をｋP ＝ｘ／Ｘとすると、Ｆ＝Ｋ・ｋi ・
ｋP 2 ・ｆS の関係が得られる。すなわち、パワーアン
プ１０は、浮上制御器５の出力信号ｆS に対し、ｉ2 ／
ｉS ＝ｋi が１になるように比例制御される。その結
果、浮上制御器５の出力信号ｆS に比例した浮上力Ｆが
得られる。また、２乗関数器によりフィードバック・ル
ープを構成したので、位相遅れが少なくなる。
【００８】
【発明の効果】上記の構成により、下記の効果がある。 （１）浮上力が比例制御されるので、制御系が安定す
る。 （２）位相遅れの少ないフィードバック・ループを構成
したので、制御系の応答性が高まるとともに、支持剛性
が高まる。
る。 （２）位相遅れの少ないフィードバック・ループを構成
したので、制御系の応答性が高まるとともに、支持剛性
が高まる。
【図１】本発明の実施例を示すブロック図
１ 固定子 ２ 被浮上体 ３ 変位検出器 ４ 第１の減算器 ５ 浮上制御器 ６ 乗算器 ７ 第１の２乗関数器 ７０ 第１のフィードバック・ループ ８ 第２の減算器 ９ 第２の２乗関数器 ９０ 第２のフィードバック・ループ １０ パワーアンプ １１ 電流制御器 １２ 比較器 １３ 発振器 １４ 主回路 １５ 電流検出器
Claims (1)
- 【請求項１】変位検出器が検出した空隙信号と浮上位置
指令信号との差に基づいて位相を制御する浮上制御器
と、電流検出器の検出した励磁電流信号と前記浮上制御
器の出力信号の差をとる減算器と、この減算器の出力信
号を入力信号とする電流制御器を備えたパワーアンプを
介し、電磁石の励磁電流を制御し、電磁石よりなる固定
子と空隙を介し対向させた磁性体の被浮上体を浮上する
磁気浮上制御装置において、 前記空隙信号を２乗演算する第１の２乗関数器と、この
第１の２乗関数器の出力信号と前記浮上制御器の出力信
号を乗算する乗算器よりなる第１のフィードバック・ル
ープと、 前記励磁電流信号を２乗演算する第２の２乗関数器より
なる第２のフィードバック・ループとを備え、 前記減算器が、前記第１のフィードバック・ループの出
力信号と前記第２のフィードバック・ループの出力信号
の差をとる減算器であることを特徴とする磁気浮上制御
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7262549A JPH0984214A (ja) | 1995-09-13 | 1995-09-13 | 磁気浮上制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7262549A JPH0984214A (ja) | 1995-09-13 | 1995-09-13 | 磁気浮上制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0984214A true JPH0984214A (ja) | 1997-03-28 |
Family
ID=17377360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7262549A Pending JPH0984214A (ja) | 1995-09-13 | 1995-09-13 | 磁気浮上制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0984214A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005045266A1 (ja) * | 2003-11-05 | 2005-05-19 | Jtekt Corporation | 電力増幅装置および磁気軸受 |
| KR101034240B1 (ko) * | 2008-11-28 | 2011-05-12 | 한국전기연구원 | 자기부상 차량의 부상 제어 방법 |
| CN108177556A (zh) * | 2016-12-08 | 2018-06-19 | 上汽通用汽车有限公司 | 车用磁悬浮装置及具有其的车辆 |
-
1995
- 1995-09-13 JP JP7262549A patent/JPH0984214A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005045266A1 (ja) * | 2003-11-05 | 2005-05-19 | Jtekt Corporation | 電力増幅装置および磁気軸受 |
| KR101034240B1 (ko) * | 2008-11-28 | 2011-05-12 | 한국전기연구원 | 자기부상 차량의 부상 제어 방법 |
| CN108177556A (zh) * | 2016-12-08 | 2018-06-19 | 上汽通用汽车有限公司 | 车用磁悬浮装置及具有其的车辆 |
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