JP2630591B2 - ラジアル磁気軸受の制御装置 - Google Patents
ラジアル磁気軸受の制御装置Info
- Publication number
- JP2630591B2 JP2630591B2 JP62134380A JP13438087A JP2630591B2 JP 2630591 B2 JP2630591 B2 JP 2630591B2 JP 62134380 A JP62134380 A JP 62134380A JP 13438087 A JP13438087 A JP 13438087A JP 2630591 B2 JP2630591 B2 JP 2630591B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- axis
- output signal
- circuit
- rotation speed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- 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
- F16C32/0451—Details of controllers, i.e. the units determining the power to be supplied, e.g. comparing elements, feedback arrangements with P.I.D. control
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、ラジアル磁気軸受の制御装置に関する。
従来の技術とその問題点 磁気軸受で非接触状態に支持された回転体(ロータ)
を高速で回転させる磁気軸受装置においては、運転速度
を回転体の危険速度以上に設定する場合があり、この場
合、従来のPID制御による制御装置では、危険速度を通
過するときに問題が生じる。危険速度通過の難易度は、
回転体の残留バランスおよび磁気軸受の剛性に依存す
る。残留アンバランスについては、回転体のバランスを
良くしても、弾性体である回転体が危険速度付近で大き
く撓むため、改善は難しい。このため、磁気軸受の剛性
とくに減衰力を大きくすることが考えられるが、周波数
特性を広帯域化すると、制御系の飽和という問題が生
じ、制御系に必要な電力が増大する この発明の目的は、上記の問題点を解決し、制御系の
飽和を最小限に抑え、かつ危険速度通過に必要な高減衰
力が得られるラジアル磁気軸受の制御装置を提供するこ
とにある。
を高速で回転させる磁気軸受装置においては、運転速度
を回転体の危険速度以上に設定する場合があり、この場
合、従来のPID制御による制御装置では、危険速度を通
過するときに問題が生じる。危険速度通過の難易度は、
回転体の残留バランスおよび磁気軸受の剛性に依存す
る。残留アンバランスについては、回転体のバランスを
良くしても、弾性体である回転体が危険速度付近で大き
く撓むため、改善は難しい。このため、磁気軸受の剛性
とくに減衰力を大きくすることが考えられるが、周波数
特性を広帯域化すると、制御系の飽和という問題が生
じ、制御系に必要な電力が増大する この発明の目的は、上記の問題点を解決し、制御系の
飽和を最小限に抑え、かつ危険速度通過に必要な高減衰
力が得られるラジアル磁気軸受の制御装置を提供するこ
とにある。
問題点を解決するための手段 この発明によるラジアル磁気軸受の制御装置は、 回転体の半径方向の位置を検出する位置センサーの出
力信号にもとづいてラジアル磁気軸受を制御する装置で
あって、 回転体の回転数に同期したふれ回り成分の振幅と位相
を検出し、回転体の回転数前後の狭い帯域でのみふれ回
り成分より位相の進んだ制御信号を発生する高減衰力発
生回路を備えていることを特徴とするものである。
力信号にもとづいてラジアル磁気軸受を制御する装置で
あって、 回転体の回転数に同期したふれ回り成分の振幅と位相
を検出し、回転体の回転数前後の狭い帯域でのみふれ回
り成分より位相の進んだ制御信号を発生する高減衰力発
生回路を備えていることを特徴とするものである。
作用 振動している物体に振動に対して位相の進んだ制御力
を与えることにより減衰が得られることおよび位相の進
みが90゜のときに減衰力が最大となることは、知られて
いる。
を与えることにより減衰が得られることおよび位相の進
みが90゜のときに減衰力が最大となることは、知られて
いる。
回転体の回転数に同期した周波数成分で高減衰力を発
生させることにより、危険速度でのふれ回りを小さくし
て、危険速度通過を容易にすることができる。また、回
転数前後の狭い帯域でのみ高減衰力を発生させるので、
従来のように周波数特性を広帯域化する場合のような制
御系の飽和の問題は生じない。
生させることにより、危険速度でのふれ回りを小さくし
て、危険速度通過を容易にすることができる。また、回
転数前後の狭い帯域でのみ高減衰力を発生させるので、
従来のように周波数特性を広帯域化する場合のような制
御系の飽和の問題は生じない。
実 施 例 以下、図面を参照して、この発明の実施例を説明す
る。なお、以下の説明において、回転体(図示略)の回
転軸と直角な固定座標系の2つの座標軸をx軸およびy
軸とし、回転体とともに回転する回転軸と直角な回転座
標系の2つの座標軸をX軸およびY軸とする。
る。なお、以下の説明において、回転体(図示略)の回
転軸と直角な固定座標系の2つの座標軸をx軸およびy
軸とし、回転体とともに回転する回転軸と直角な回転座
標系の2つの座標軸をX軸およびY軸とする。
制御装置(10)は、x軸用位置センサー(11x)、y
軸用位置センサー(11y)および回転速度センサー(1
2)の出力信号にもとづいてx軸用ラジアル磁気軸受(1
3x)およびy軸用ラジアル磁気軸受(13y)を制御する
ものであり、第1図に示すように、x軸用PID制御回路
(14x)、y軸用PID制御回路(14y)、高減衰力発生回
路(15)、x軸用加算器(16x)およびy軸用加算器(1
6y)より構成されている。x軸用位置センサー(11x)
は、回転体のx軸方向の位置を検出してこれに比例する
信号S1xを出力するものであり、y軸用位置センサー(1
1y)は、回転体のy軸方向の位置を検出してこれに比例
する信号S1yを出力するものである。回転速度センサー
(12)は、回転体の回転数に比例する周波数たとえば回
転数と同じ周波数のパルス信号S2を出力するものであ
る。x軸用PID制御回路(14x)は、x軸用位置センサー
(11x)の出力信号S1xにもとづいて第1のx軸用制御信
号S3xを出力するものであり、y軸用PID制御回路(14
y)は、y軸用位置センサー(11y)の出力信号S1yにも
とづいて第1のy軸用制御信号S3yを出力するものであ
る。高減衰力発生回路(15)は、x軸用位置センサー
(11x)の出力信号S1xおよび回転速度センサー(12)の
出力信号S2にもとづき、回転体の回転数に同期したふれ
回り成分の振幅と位相を検出して、回転体の回転数に一
致する周波数でふれ回り成分より位相の進んだ第2のx
軸用制御信号S4xおよびy軸用制御信号S4yを出力するも
のである。x軸用加算器(16x)は第1および第2のx
軸用制御信号S3x、S4xを加算してx軸用制御信号S5xを
x軸用ラジアル磁気軸受(13x)の電力増幅器(17x)に
出力するものであり、y軸用加算器(16y)は第1およ
び第2のy軸用制御信号S3y、S4yを加算してy軸用制御
信号S5yをy軸用ラジアル磁気軸受(13y)の電力増幅器
(17y)に出力するものである。なお、位置センサー(1
1x)(11y)、回転速度センサー(12)、PID制御回路
(14x)(14y)、加算器(16x)(16y)、電力増幅器
(17x)(17y)およびラジアル磁気軸受(13x)(13y)
は公知の任意の構成をとりうるものであるから、詳細な
説明は省略する。
軸用位置センサー(11y)および回転速度センサー(1
2)の出力信号にもとづいてx軸用ラジアル磁気軸受(1
3x)およびy軸用ラジアル磁気軸受(13y)を制御する
ものであり、第1図に示すように、x軸用PID制御回路
(14x)、y軸用PID制御回路(14y)、高減衰力発生回
路(15)、x軸用加算器(16x)およびy軸用加算器(1
6y)より構成されている。x軸用位置センサー(11x)
は、回転体のx軸方向の位置を検出してこれに比例する
信号S1xを出力するものであり、y軸用位置センサー(1
1y)は、回転体のy軸方向の位置を検出してこれに比例
する信号S1yを出力するものである。回転速度センサー
(12)は、回転体の回転数に比例する周波数たとえば回
転数と同じ周波数のパルス信号S2を出力するものであ
る。x軸用PID制御回路(14x)は、x軸用位置センサー
(11x)の出力信号S1xにもとづいて第1のx軸用制御信
号S3xを出力するものであり、y軸用PID制御回路(14
y)は、y軸用位置センサー(11y)の出力信号S1yにも
とづいて第1のy軸用制御信号S3yを出力するものであ
る。高減衰力発生回路(15)は、x軸用位置センサー
(11x)の出力信号S1xおよび回転速度センサー(12)の
出力信号S2にもとづき、回転体の回転数に同期したふれ
回り成分の振幅と位相を検出して、回転体の回転数に一
致する周波数でふれ回り成分より位相の進んだ第2のx
軸用制御信号S4xおよびy軸用制御信号S4yを出力するも
のである。x軸用加算器(16x)は第1および第2のx
軸用制御信号S3x、S4xを加算してx軸用制御信号S5xを
x軸用ラジアル磁気軸受(13x)の電力増幅器(17x)に
出力するものであり、y軸用加算器(16y)は第1およ
び第2のy軸用制御信号S3y、S4yを加算してy軸用制御
信号S5yをy軸用ラジアル磁気軸受(13y)の電力増幅器
(17y)に出力するものである。なお、位置センサー(1
1x)(11y)、回転速度センサー(12)、PID制御回路
(14x)(14y)、加算器(16x)(16y)、電力増幅器
(17x)(17y)およびラジアル磁気軸受(13x)(13y)
は公知の任意の構成をとりうるものであるから、詳細な
説明は省略する。
第2図に示すように、高減衰力発生回路(15)は、ふ
れ回り成分検出回路(18)と制御信号出力回路(19)と
から構成されている。
れ回り成分検出回路(18)と制御信号出力回路(19)と
から構成されている。
高減衰力発生回路(15)のふれ回り成分検出回路(1
8)は、増幅器(20)、X軸用PSD(位相検波器)(21
x)、Y軸用PSD(位相検波器)(21y)、X軸用LPF(ロ
ーパスフィルタ)(22x)、Y軸用LPF(ローパスフィル
タ)(22y)、波形整形回路(23)および位相制御回路
(24)より構成されており、x軸用位置センサー(11
x)の出力信号S1xと回転速度センサー(12)の出力信号
S2にもとづいて回転体の回転数に同期したふれ回り成分
の振幅を検出する。
8)は、増幅器(20)、X軸用PSD(位相検波器)(21
x)、Y軸用PSD(位相検波器)(21y)、X軸用LPF(ロ
ーパスフィルタ)(22x)、Y軸用LPF(ローパスフィル
タ)(22y)、波形整形回路(23)および位相制御回路
(24)より構成されており、x軸用位置センサー(11
x)の出力信号S1xと回転速度センサー(12)の出力信号
S2にもとづいて回転体の回転数に同期したふれ回り成分
の振幅を検出する。
固定座標系における回転体のふれ回りリサージュ図形
は、第5図のようになる。同図において、ωは回転体の
回転角速度、tは時間、Rはふれ回りの振幅である。回
転座標系のX座標をふれ回りの方向に一致させると、第
6図に示すように、ふれ回りのX軸成分Xoはふれ回りの
振幅Rに、Y軸成分Yoは0になる。
は、第5図のようになる。同図において、ωは回転体の
回転角速度、tは時間、Rはふれ回りの振幅である。回
転座標系のX座標をふれ回りの方向に一致させると、第
6図に示すように、ふれ回りのX軸成分Xoはふれ回りの
振幅Rに、Y軸成分Yoは0になる。
ふれ回り成分検出回路(18)はこのような原理にもと
づいてふれ回りの振幅Rを求めるものである。すなわ
ち、X軸用PSD(21x)とX軸用LPF(22x)は、x軸用位
置センサー(11x)の出力信号S1xを増幅した信号(x軸
位置信号)S6と後述する位相制御回路(24)からのX軸
用参照信号S7xにもとづいて、ふれ回りのX軸成分Xoに
比例する信号S8xを出力する。Y軸用PSD(21y)とY軸
用LPF(22y)は、x軸位置信号S6と後述する位相制御回
路(24)からのY軸用参照信号S7yにもとづいて、ふれ
回りのY軸成分Yoに比例する信号S8yを出力する。波形
整形回路(23)は、回転速度センサー(12)の出力信号
S2を方形波に整形した信号(回転速度信号)S9を位相制
御回路(24)に出力する。位相制御回路(24)は、Y軸
用LPF(22y)の出力信号S8yと回転速度信号S9にもとづ
いて、ふれ回りのY軸成分Yoが0になるように、X軸用
参照信号S7xおよびY軸用参照信号S7yを制御する。
づいてふれ回りの振幅Rを求めるものである。すなわ
ち、X軸用PSD(21x)とX軸用LPF(22x)は、x軸用位
置センサー(11x)の出力信号S1xを増幅した信号(x軸
位置信号)S6と後述する位相制御回路(24)からのX軸
用参照信号S7xにもとづいて、ふれ回りのX軸成分Xoに
比例する信号S8xを出力する。Y軸用PSD(21y)とY軸
用LPF(22y)は、x軸位置信号S6と後述する位相制御回
路(24)からのY軸用参照信号S7yにもとづいて、ふれ
回りのY軸成分Yoに比例する信号S8yを出力する。波形
整形回路(23)は、回転速度センサー(12)の出力信号
S2を方形波に整形した信号(回転速度信号)S9を位相制
御回路(24)に出力する。位相制御回路(24)は、Y軸
用LPF(22y)の出力信号S8yと回転速度信号S9にもとづ
いて、ふれ回りのY軸成分Yoが0になるように、X軸用
参照信号S7xおよびY軸用参照信号S7yを制御する。
PSDは、第7図に示すように、入力信号Esをこれと同
じ周波数の方形波である参照信号Erでスイッチングを行
なうものであり、その出力信号Eoは入力信号Esと参照信
号Erを乗算したものとなる。そして、PSDの出力信号Eo
からLPFにより交流成分を除去すると、参照信号Erに同
期した信号成分のみを検出することができる。第7図
(a)は入力信号Esと参照信号Erの位相差が0の場合で
あり、出力信号EoをLPFに通した信号Epは正の値にな
る。第7図(b)は入力信号Esと参照信号Erの位相差が
90゜の場合であり、出力信号EoをLPFに通した信号Epは
0になる。第7図(c)は入力信号Esと参照信号Erの位
相差が180゜の場合であり、出力信号EoをLPFに通した信
号Epは負の値になる。なお、第8図は、PSDの入力信号E
sと参照信号Erの位相差θとLPFの出力信号Epとの関係を
表わしたものである。
じ周波数の方形波である参照信号Erでスイッチングを行
なうものであり、その出力信号Eoは入力信号Esと参照信
号Erを乗算したものとなる。そして、PSDの出力信号Eo
からLPFにより交流成分を除去すると、参照信号Erに同
期した信号成分のみを検出することができる。第7図
(a)は入力信号Esと参照信号Erの位相差が0の場合で
あり、出力信号EoをLPFに通した信号Epは正の値にな
る。第7図(b)は入力信号Esと参照信号Erの位相差が
90゜の場合であり、出力信号EoをLPFに通した信号Epは
0になる。第7図(c)は入力信号Esと参照信号Erの位
相差が180゜の場合であり、出力信号EoをLPFに通した信
号Epは負の値になる。なお、第8図は、PSDの入力信号E
sと参照信号Erの位相差θとLPFの出力信号Epとの関係を
表わしたものである。
x軸位置信号S6はPSD(21x)(21y)の入力信号Esと
なり、参照信号S7x、S7yは参照信号Erとなる。x軸位置
信号S6にはふれ回りの影響が現われ、その周波数は回転
速度信号S9の周波数に等しい。また、参照信号S7x、S7y
の周波数も、後述するように、回転速度信号S9の周波数
と等しいため、PSD(21x)(21y)の入力信号Esと参照
信号Erの周波数は等しい。一方、回転座標系のX軸とY
軸の位相差は90゜である。したがって、X軸用PSD(21
x)に対する参照信号S7xとY軸用PSD(21y)に対する参
照信号S7yの位相差を90゜にすれば、X軸用LPF(22x)
の出力信号S8xおよびY軸用LPF(22y)の出力信号S8yが
それぞれふれ回りのX軸成分XoおよびY軸成分Yoを表わ
すことになる。また、Y軸用LPF(22y)の出力信号S8y
すなわちふれ回りのY軸成分Yoが0になるように参照信
号S7x、S7yの位相を調整すれば、X軸用LPF(22x)の出
力信号S8xがふれ回りの振幅Rを表わすことになる。
なり、参照信号S7x、S7yは参照信号Erとなる。x軸位置
信号S6にはふれ回りの影響が現われ、その周波数は回転
速度信号S9の周波数に等しい。また、参照信号S7x、S7y
の周波数も、後述するように、回転速度信号S9の周波数
と等しいため、PSD(21x)(21y)の入力信号Esと参照
信号Erの周波数は等しい。一方、回転座標系のX軸とY
軸の位相差は90゜である。したがって、X軸用PSD(21
x)に対する参照信号S7xとY軸用PSD(21y)に対する参
照信号S7yの位相差を90゜にすれば、X軸用LPF(22x)
の出力信号S8xおよびY軸用LPF(22y)の出力信号S8yが
それぞれふれ回りのX軸成分XoおよびY軸成分Yoを表わ
すことになる。また、Y軸用LPF(22y)の出力信号S8y
すなわちふれ回りのY軸成分Yoが0になるように参照信
号S7x、S7yの位相を調整すれば、X軸用LPF(22x)の出
力信号S8xがふれ回りの振幅Rを表わすことになる。
位相制御回路(24)はこのようなフィードバック制御
を行なうものであり、その1例が第3図に示されてい
る。また、その各部の信号が第4図に示されている。
を行なうものであり、その1例が第3図に示されてい
る。また、その各部の信号が第4図に示されている。
位相制御回路(24)は、一定周波数のクロックパルス
信号CLKを発生する発振器(25)、Y軸用LPF(22y)の
出力信号S8yが正であることを判別する第1の比較器(2
6)、この信号S8yが負であることを判別する第2の比較
器(27)、発振器(25)のクロックパルス信号CLKと第
1の比較器(26)の出力信号S10を入力信号とする第1
のAND回路(28)、発信器(25)のクロックパルス信号C
LKと第2の比較器(27)の出力信号S11を入力信号とす
る第2のAND回路(29)、第1のAND回路(28)の出力信
号をアップカウント端子(30u)の入力信号とし第2のA
ND回路(29)の出力信号をダウンカウント端子(30d)
の入力信号とするアップダウンカウンタ(30)、波形整
形回路(23)からの回転速度信号S9の立上りを検出する
してリセット信号RS1を出力するリセット回路(31)、
回転速度信号S9の1パルスをたとえば1024倍した角度信
号S12を出力するPLL逓倍回路(32)、リセット回路(3
1)のリセット信号RSIによりリセットされて逓倍回路
(32)の角度信号S12をカウントする第1の10ビットカ
ウンタ(33)、第1のカウンタ(33)の出力信号S13と
アップダウンカウンタ(30)の出力信号S14を比較する
デジタル比較器(34)、逓倍回路(32)の角度信号S12
とデジタル比較器(34)の出力信号S15を入力信号とす
る第3のAND回路(35)、リセット回路(31)のリセッ
ト信号RS1によりリセットされて第3のAND回路(35)の
出力信号をカウントする第2の10ビットカウンタ(3
6)、第2のカウンタ(36)の10ビット目の出力信号Q10
からX軸用参照信号S7xを作るためのNOT回路(37)およ
び第4のAND回路(48)ならびに第2のカウンタ(36)
の9ビット目の出力信号Q9と10ビット目の出力信号Q10
からY軸用参照信号S7yを作るためのEOR回路(38)より
構成されている。
信号CLKを発生する発振器(25)、Y軸用LPF(22y)の
出力信号S8yが正であることを判別する第1の比較器(2
6)、この信号S8yが負であることを判別する第2の比較
器(27)、発振器(25)のクロックパルス信号CLKと第
1の比較器(26)の出力信号S10を入力信号とする第1
のAND回路(28)、発信器(25)のクロックパルス信号C
LKと第2の比較器(27)の出力信号S11を入力信号とす
る第2のAND回路(29)、第1のAND回路(28)の出力信
号をアップカウント端子(30u)の入力信号とし第2のA
ND回路(29)の出力信号をダウンカウント端子(30d)
の入力信号とするアップダウンカウンタ(30)、波形整
形回路(23)からの回転速度信号S9の立上りを検出する
してリセット信号RS1を出力するリセット回路(31)、
回転速度信号S9の1パルスをたとえば1024倍した角度信
号S12を出力するPLL逓倍回路(32)、リセット回路(3
1)のリセット信号RSIによりリセットされて逓倍回路
(32)の角度信号S12をカウントする第1の10ビットカ
ウンタ(33)、第1のカウンタ(33)の出力信号S13と
アップダウンカウンタ(30)の出力信号S14を比較する
デジタル比較器(34)、逓倍回路(32)の角度信号S12
とデジタル比較器(34)の出力信号S15を入力信号とす
る第3のAND回路(35)、リセット回路(31)のリセッ
ト信号RS1によりリセットされて第3のAND回路(35)の
出力信号をカウントする第2の10ビットカウンタ(3
6)、第2のカウンタ(36)の10ビット目の出力信号Q10
からX軸用参照信号S7xを作るためのNOT回路(37)およ
び第4のAND回路(48)ならびに第2のカウンタ(36)
の9ビット目の出力信号Q9と10ビット目の出力信号Q10
からY軸用参照信号S7yを作るためのEOR回路(38)より
構成されている。
第8図の点Aで示すように、Y軸用LPF(22y)の出力
信号S8yすなわちYoが0の場合、2つの比較器(26)(2
7)の出力信号S10、S11はL(Low)であり、クロックパ
ルス信号CLKはアップダウンカウンタ(30)に入力しな
い。このため、アップダウンカウンタ(30)の出力信号
S14は一定である。一方、第1および第2のカウンタ(3
3)(36)は回転速度信号S9の立上り(第4図のto)と
同期したリセット信号RS1によりリセットされ、第1の
カウンタ(33)は角度信号S12をカウントする。第1の
カウンタ(33)の出力信号S13がアップダウンカウンタ
(30)の出力信号S14より小さい間はデジタル比較器(3
4)の出力信号S15はLであるが、第1のカウンタ(33)
の出力信号S13がアップダウンカウンタ(30)の出力信
号S14以上になるとデジタル比較器(34)の出力信号S15
がH(High)になる(第4図のt1)。このため、第2の
カウンタ(36)が角度信号S12のカウントを開始する。
第2のカウンタ(36)がカウントを開始してからT/2
(Tは回転速度信号S9の周期)経過すると10ビット目の
出力信号Q10はLからHにかわり(第4図のt2)、第4
図のように変化する。この信号Q10を反転するNOT回路
(37)の出力信号S16は第4図のように変化する。そし
て、この信号S16とデジタル比較器(34)の出力信号S15
とを第4のAND回路(48)に入力することにより、第4
図に示すように、回転速度信号S9すなわちx軸位置信号
S6と周波数の等しいX軸用参照信号S7xが得られる。第
2のカウンタ(36)の9ビット目の出力信号Q9は、第4
図のように変化する。そして、この信号Q9と10ビット目
の出力信号Q10をEOR回路(38)に入力することにより、
X軸用参照信号S7xと位相差が90゜のY軸用参照信号S7y
が得られる。
信号S8yすなわちYoが0の場合、2つの比較器(26)(2
7)の出力信号S10、S11はL(Low)であり、クロックパ
ルス信号CLKはアップダウンカウンタ(30)に入力しな
い。このため、アップダウンカウンタ(30)の出力信号
S14は一定である。一方、第1および第2のカウンタ(3
3)(36)は回転速度信号S9の立上り(第4図のto)と
同期したリセット信号RS1によりリセットされ、第1の
カウンタ(33)は角度信号S12をカウントする。第1の
カウンタ(33)の出力信号S13がアップダウンカウンタ
(30)の出力信号S14より小さい間はデジタル比較器(3
4)の出力信号S15はLであるが、第1のカウンタ(33)
の出力信号S13がアップダウンカウンタ(30)の出力信
号S14以上になるとデジタル比較器(34)の出力信号S15
がH(High)になる(第4図のt1)。このため、第2の
カウンタ(36)が角度信号S12のカウントを開始する。
第2のカウンタ(36)がカウントを開始してからT/2
(Tは回転速度信号S9の周期)経過すると10ビット目の
出力信号Q10はLからHにかわり(第4図のt2)、第4
図のように変化する。この信号Q10を反転するNOT回路
(37)の出力信号S16は第4図のように変化する。そし
て、この信号S16とデジタル比較器(34)の出力信号S15
とを第4のAND回路(48)に入力することにより、第4
図に示すように、回転速度信号S9すなわちx軸位置信号
S6と周波数の等しいX軸用参照信号S7xが得られる。第
2のカウンタ(36)の9ビット目の出力信号Q9は、第4
図のように変化する。そして、この信号Q9と10ビット目
の出力信号Q10をEOR回路(38)に入力することにより、
X軸用参照信号S7xと位相差が90゜のY軸用参照信号S7y
が得られる。
第8図の点Bで示すようにYoが正になると、第1の比
較器(26)の出力信号S10がHになり、クロックパルス
信号CLkが第1のAND回路(28)を通ってアップダウンカ
ウンタ(30)のアップカウント端子(30u)に入力する
ため、アップダウンカウンタ(30)の出力信号S14は、
大きくなる。したがって、回転速度信号S9が立上ってか
らX軸用参照信号S7xが立上るまでの時間(t1−t0)が
長くなる。このことは、回転速度信号S9に対する参照信
号S7x、S7yの位相差が大きくなったことを意味し、Yoは
点Bから点AすなわちOに近づく。逆に、第8図の点C
で示すようYoが負になると、第2の比較器(27)の出力
信号S11がHになり、クロックパルス信号CLKが第2のAN
D回路(29)を通ってアップダウンカウンタ(30)のダ
ウンカウント端子(30d)に入力するため、アップダウ
ンカウンタ(30)の出力信号S14は、小さくなる。した
がって、回転速度信号S9が立上ってからX軸用参照信号
S7xが立上るまでの時間(t1−t0)が短くなる。このこ
とは、回転速度信号S9に対する参照信号S7x、S7yの位相
差が小さくなったことを意味し、Yoは点Cから点Aすな
わちOに近づく。
較器(26)の出力信号S10がHになり、クロックパルス
信号CLkが第1のAND回路(28)を通ってアップダウンカ
ウンタ(30)のアップカウント端子(30u)に入力する
ため、アップダウンカウンタ(30)の出力信号S14は、
大きくなる。したがって、回転速度信号S9が立上ってか
らX軸用参照信号S7xが立上るまでの時間(t1−t0)が
長くなる。このことは、回転速度信号S9に対する参照信
号S7x、S7yの位相差が大きくなったことを意味し、Yoは
点Bから点AすなわちOに近づく。逆に、第8図の点C
で示すようYoが負になると、第2の比較器(27)の出力
信号S11がHになり、クロックパルス信号CLKが第2のAN
D回路(29)を通ってアップダウンカウンタ(30)のダ
ウンカウント端子(30d)に入力するため、アップダウ
ンカウンタ(30)の出力信号S14は、小さくなる。した
がって、回転速度信号S9が立上ってからX軸用参照信号
S7xが立上るまでの時間(t1−t0)が短くなる。このこ
とは、回転速度信号S9に対する参照信号S7x、S7yの位相
差が小さくなったことを意味し、Yoは点Cから点Aすな
わちOに近づく。
このように、位相制御回路(24)では、Yoが0になる
ようにX軸用参照信号S7xおよびY軸用参照信号S7yが制
御され、その結果、前述のように、X軸用LPF(22x)の
出力信号S8xによって回転体のふれ回りの振幅Rが検出
される。
ようにX軸用参照信号S7xおよびY軸用参照信号S7yが制
御され、その結果、前述のように、X軸用LPF(22x)の
出力信号S8xによって回転体のふれ回りの振幅Rが検出
される。
高減衰発生回路(15)の制御信号出力回路(19)は、
回転体のふれ回り成分の位相ωtを検出して、回転体の
回転数に一致する周波数でふれ回り成分より所定角度φ
だけ位相の進んだ第2のx軸用制御信号S4xおよびy軸
用制御信号S4yを出力するものであり、第2図に示すよ
うに、X軸用参照信号S7xの立上りを検出してリセット
信号RS2を出力するリセット回路(47)と、このリセッ
ト信号RS2によりリセットされて角度信号S12をカウント
する第3の10ビットカウンタ(39)を備えている。角度
信号S12は回転速度信号S9の周期Tをたとえば1024分割
したパルス信号であり、回転速度信号S9の周期TはX軸
位置信号S6およびX軸用参照信号S7xのそれと同じであ
るから、第3のカウンタ(39)の出力信号S17は回転体
のふれ回りの位相ωtを表わすことになる。制御信号出
力回路(19)には、PROMを用いた4個のテーブル(40
a)(40b)(40c)(40d)とこれらに対応する4個の乗
算器型D/Aコンバータ(41a)(41b)(41c)(41d)が
設けられている。第1のテーブル(40a)には、第3の
カウンタ(39)の出力信号S17すなわちωtのたとえば1
024の値についてcos φ・cos ωtの値が記憶されてい
る。同様に、第2のテーブル(40b)にはsin φ・sin
ωtの値、第3のテーブル(40c)にはcos φ・sin ω
tの値、第4のテーブル(40d)にはsin φ・cos ωt
の値が記憶されている。そして、第3のカウンタ(39)
の出力信号S17にもとづき、各テーブル(40a)(40b)
(40c)(40d)内のデータがそれぞれラッチ回路(42
a)(42b)(42c)(42d)を介して対応する乗算器型D/
Aコンバータ(41a)(41b)(41c)(41d)に送られ
る。4個のラッチ回路(42a)(42b)(42c)(42d)は
角度信号S12と同期したラッチパルスを発生するラッチ
パルス発生回路(43)により制御される。また、ふれ回
り成分発生回路(18)のX軸用LPF(22x)の出力信号S8
Xを増幅器(44)で増幅した信号(ふれ回り振幅信号)S
18が4個の乗算器(41a)(41b)(41c)(41d)に入力
する。その結果、第1の乗算器(41a)では、時々刻々
変化するふれ回りの位相ωtに対して、Xo・cos φ・co
s ωtが演算されて出力される。同様に、第2の乗算器
(41b)ではXo・sin φ・sin ωt、第3の乗算器(41
c)ではXo・cos φ・sin ωt、第4の乗算器(41d)で
はXo・sin φ・cos ωtが演算されて出力される。第1
の乗算器(41a)の出力信号S19と第2の乗算器(41b)
の出力信号S20は減算器(45)に入力し、第3の乗算器
(41c)の出力信号S21と第4の乗算器(41d)の出力信
号S22は加算器(46)に入力する。減算器(45)の出力S
4x(=Xo・cos φ・cos ωt−Xo・sin φ・sin ωt)
は次の式(1)のように、加算器(46)の出力S4y(=X
o・cos φ・sin ωt+Xo sin φ・cos ωt)は次の式
(2)のように書きかえられる。
回転体のふれ回り成分の位相ωtを検出して、回転体の
回転数に一致する周波数でふれ回り成分より所定角度φ
だけ位相の進んだ第2のx軸用制御信号S4xおよびy軸
用制御信号S4yを出力するものであり、第2図に示すよ
うに、X軸用参照信号S7xの立上りを検出してリセット
信号RS2を出力するリセット回路(47)と、このリセッ
ト信号RS2によりリセットされて角度信号S12をカウント
する第3の10ビットカウンタ(39)を備えている。角度
信号S12は回転速度信号S9の周期Tをたとえば1024分割
したパルス信号であり、回転速度信号S9の周期TはX軸
位置信号S6およびX軸用参照信号S7xのそれと同じであ
るから、第3のカウンタ(39)の出力信号S17は回転体
のふれ回りの位相ωtを表わすことになる。制御信号出
力回路(19)には、PROMを用いた4個のテーブル(40
a)(40b)(40c)(40d)とこれらに対応する4個の乗
算器型D/Aコンバータ(41a)(41b)(41c)(41d)が
設けられている。第1のテーブル(40a)には、第3の
カウンタ(39)の出力信号S17すなわちωtのたとえば1
024の値についてcos φ・cos ωtの値が記憶されてい
る。同様に、第2のテーブル(40b)にはsin φ・sin
ωtの値、第3のテーブル(40c)にはcos φ・sin ω
tの値、第4のテーブル(40d)にはsin φ・cos ωt
の値が記憶されている。そして、第3のカウンタ(39)
の出力信号S17にもとづき、各テーブル(40a)(40b)
(40c)(40d)内のデータがそれぞれラッチ回路(42
a)(42b)(42c)(42d)を介して対応する乗算器型D/
Aコンバータ(41a)(41b)(41c)(41d)に送られ
る。4個のラッチ回路(42a)(42b)(42c)(42d)は
角度信号S12と同期したラッチパルスを発生するラッチ
パルス発生回路(43)により制御される。また、ふれ回
り成分発生回路(18)のX軸用LPF(22x)の出力信号S8
Xを増幅器(44)で増幅した信号(ふれ回り振幅信号)S
18が4個の乗算器(41a)(41b)(41c)(41d)に入力
する。その結果、第1の乗算器(41a)では、時々刻々
変化するふれ回りの位相ωtに対して、Xo・cos φ・co
s ωtが演算されて出力される。同様に、第2の乗算器
(41b)ではXo・sin φ・sin ωt、第3の乗算器(41
c)ではXo・cos φ・sin ωt、第4の乗算器(41d)で
はXo・sin φ・cos ωtが演算されて出力される。第1
の乗算器(41a)の出力信号S19と第2の乗算器(41b)
の出力信号S20は減算器(45)に入力し、第3の乗算器
(41c)の出力信号S21と第4の乗算器(41d)の出力信
号S22は加算器(46)に入力する。減算器(45)の出力S
4x(=Xo・cos φ・cos ωt−Xo・sin φ・sin ωt)
は次の式(1)のように、加算器(46)の出力S4y(=X
o・cos φ・sin ωt+Xo sin φ・cos ωt)は次の式
(2)のように書きかえられる。
S4x=Xo・cos(ωt+φ) ……(1) S4y=Xo・sin(ωt+φ) ……(2) したがって、これらの出力信号S4x、S4yは、回転体の
ふれ回りに対して角度φだけ位相が進んだ信号になって
いる。そして、これらの信号S4x、S4yが第1の制御信号
S3x、S3yに加えられるため、回転体の回転数に同期した
周波数成分で高減衰力を発生させることができる。
ふれ回りに対して角度φだけ位相が進んだ信号になって
いる。そして、これらの信号S4x、S4yが第1の制御信号
S3x、S3yに加えられるため、回転体の回転数に同期した
周波数成分で高減衰力を発生させることができる。
発明の効果 この発明のラジアル磁気軸受の制御装置によれば、上
述のように、回転体の回転数に同期した周波数成分で高
減衰力を発生させることにより、危険速度でのふれ回り
を小さくして、危険速度通過を容易にすることができ
る。また、回転数前後の狭い帯域でのみ高減衰力を発生
させるので、制御系の飽和の問題は生じない。
述のように、回転体の回転数に同期した周波数成分で高
減衰力を発生させることにより、危険速度でのふれ回り
を小さくして、危険速度通過を容易にすることができ
る。また、回転数前後の狭い帯域でのみ高減衰力を発生
させるので、制御系の飽和の問題は生じない。
第1図はこの発明の実施例を示すラジアル磁気軸受の制
御装置のブロック図、第2図は高減衰力発生回路のブロ
ック図、第3図は位相制御回路のブロック図、第4図は
第3図の位相制御回路の各部の信号を表わすタイムチャ
ート、第5図は固定座標系での回転体のふれ回りリサー
ジュ図形を表わすグラフ、第6図は回転座標系での回転
体のふれ回りを表わすグラフ、第7図はPSDの信号を表
わすタイムチャート、第8図は位相差とPSDおよびLPFの
出力との関係を表わすグフである。 (10)……制御装置、(11x)(11y)……位置センサ
ー、(12)……回転速度センサー、(13x)(13y)……
ラジアル磁気軸受、(15)……高減衰力発生回路。
御装置のブロック図、第2図は高減衰力発生回路のブロ
ック図、第3図は位相制御回路のブロック図、第4図は
第3図の位相制御回路の各部の信号を表わすタイムチャ
ート、第5図は固定座標系での回転体のふれ回りリサー
ジュ図形を表わすグラフ、第6図は回転座標系での回転
体のふれ回りを表わすグラフ、第7図はPSDの信号を表
わすタイムチャート、第8図は位相差とPSDおよびLPFの
出力との関係を表わすグフである。 (10)……制御装置、(11x)(11y)……位置センサ
ー、(12)……回転速度センサー、(13x)(13y)……
ラジアル磁気軸受、(15)……高減衰力発生回路。
Claims (1)
- 【請求項1】回転体の半径方向の位置を検出する位置セ
ンサーの出力信号にもとづいてラジアル磁気軸受を制御
する装置であって、 回転体の回転数に同期したふれ回り成分の振幅と位相を
検出し、回転体の回転数前後の狭い帯域でのみふれ回り
成分より位相の進んだ制御信号を発生する高減衰力発生
回路を備えていることを特徴とするラジアル磁気軸受の
制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62134380A JP2630591B2 (ja) | 1987-05-28 | 1987-05-28 | ラジアル磁気軸受の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62134380A JP2630591B2 (ja) | 1987-05-28 | 1987-05-28 | ラジアル磁気軸受の制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63297815A JPS63297815A (ja) | 1988-12-05 |
JP2630591B2 true JP2630591B2 (ja) | 1997-07-16 |
Family
ID=15127040
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62134380A Expired - Lifetime JP2630591B2 (ja) | 1987-05-28 | 1987-05-28 | ラジアル磁気軸受の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2630591B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5280190B2 (ja) * | 2008-12-25 | 2013-09-04 | 川崎重工業株式会社 | 磁気軸受制御装置 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61262225A (ja) * | 1985-05-13 | 1986-11-20 | Hitachi Ltd | 電磁軸受制御装置 |
JPS6246016A (ja) * | 1985-08-20 | 1987-02-27 | Ntn Toyo Bearing Co Ltd | 制御式ラジアル磁気軸受の制御装置 |
-
1987
- 1987-05-28 JP JP62134380A patent/JP2630591B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS63297815A (ja) | 1988-12-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2466257A1 (en) | Method for matching the natural frequencies of the drive and sense oscillators in a vibrating coriolis gyroscope | |
US4307346A (en) | Phase detecting circuit | |
EP0205934B1 (en) | Dithered laser angular rate sensor | |
EP0222909B1 (en) | Dither signal remover for a dithered ring laser angular rate sensor | |
JP2630591B2 (ja) | ラジアル磁気軸受の制御装置 | |
JP2012217121A (ja) | デジタル位相同期回路および物理量検出センサ | |
JPH1198876A (ja) | 位置・速度検出装置 | |
JP3492124B2 (ja) | 周波数検出装置 | |
JP2000337924A (ja) | R/dコンバータ | |
JP2005003530A (ja) | 位相検出器 | |
JP2002054948A (ja) | レゾルバ変換装置 | |
JPS62144021A (ja) | レゾルバ検出装置 | |
JP3271319B2 (ja) | 電流検出装置 | |
JPS63179259A (ja) | レゾルバを用いた速度検出方法 | |
JP3624415B2 (ja) | インバータ装置用位相同期方法 | |
US4898469A (en) | Dither signal remover for a dithered ring laser angular rate sensor | |
JPS5913708B2 (ja) | レゾルバ検出方式 | |
JPH0414734B2 (ja) | ||
JP2818884B2 (ja) | 磁気軸受の制御装置 | |
JPH057948B2 (ja) | ||
JPH0726969B2 (ja) | 誘導電動機のベクトル制御装置における速度検出装置 | |
JPH09127141A (ja) | モータ回転速度検出装置 | |
JPS63290967A (ja) | レゾルバ速度検出装置 | |
JPH05231968A (ja) | トルク検出装置 | |
JP2004053535A (ja) | 回転体の回転速度検出方式および方法、回転制御装置ならびに画像形成装置 |