JPH1193953A - 磁気軸受の制御装置 - Google Patents

磁気軸受の制御装置

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JPH1193953A
JPH1193953A JP27527297A JP27527297A JPH1193953A JP H1193953 A JPH1193953 A JP H1193953A JP 27527297 A JP27527297 A JP 27527297A JP 27527297 A JP27527297 A JP 27527297A JP H1193953 A JPH1193953 A JP H1193953A
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JP
Japan
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rotor
control
control constant
signal
magnetic bearing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP27527297A
Other languages
English (en)
Inventor
Takaharu Hiroe
隆治 広江
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転速度の変化に起因して曲げ振動の固有周
波数が変化したとしても、ロータの回転数に応じて適切
な制御定数を使用することが出来、これにより、PID
調節計のゲインを増大することが出来る磁気軸受の制御
装置を提供すること。 【解決手段】 磁気軸受用の電磁石とロータ間の変位信
号と位置指令値とを減算器との偏差信号をノッチフィル
タを通した後、PID調節計に入力して得られる力指令
信号に基づいて前記電磁石の磁力制御を行なう磁気軸受
の制御装置において、前記ロータの回転速度に対応した
制御定数を出力する制御定数指定回路と、該制御定数指
定回路より出力された制御定数にもとづき回転速度の変
化に対応させた誤差信号が加味されたフィルタ値を得る
ノッチフィルタと、前記制御定数指定回路より出力され
た制御定数と前記フィルタ値に基づき比例ゲインを増大
させて「比例・積分・微分」制御を行なうPID調節計
とよりなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はタービン等の回転機
の磁気軸受に適用される制御装置に係り、特に磁気軸受
用の電磁石とロータ間の変位信号と位置指令値とを減算
器との偏差信号をノッチフィルタを通した後、PID調
節計に入力して「比例・積分・微分」制御を行なって得
られる力指令信号に基づいて前記電磁石の磁力制御を行
なう磁気軸受の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、タービン等の回転機の軸受には油
膜式の接触型の軸受が使用されてきた。接触型の軸受は
安価であるという利点があるが、接触面の摩耗のため耐
久性に問題があった。これに対し、磁気軸受は、磁力を
利用してロータを非接触で保持できるので、接触型の軸
受の本質的な課題であった摩耗が起きず、耐久性を大き
く改善できるという優れた特徴がある。
【0003】磁気軸受は、図2に示す様に、電磁石1の
吸引力を利用して、磁性体のロータ2を非接触で支持す
る。周知のように、磁性体に対し磁力は吸引方向の力し
か発生しないので、ロータ2の反対位置に、もう一つの
電磁石1を設け、互いの吸引力を利用して両方向に力を
発生させる様にしている。ロータ2が電磁石1から受け
る吸引力は、距離の自乗に反比例するため、ロータ2は
電磁石1に近付けば近付く程強く吸引され、最終的にロ
ータ2は電磁石1に張り付いてしまう。この様に、磁気
軸受には自らロータを適正位置に保持するという働きは
ないので、能動的に磁力を加減し、ロータを位置決めし
なくてはならない。
【0004】図2を用いて、従来の磁気軸受において、
ロータ2の位置決めが如何にしてなされてきたか説明す
る。電磁石1の近傍には変位センサ3が設けられてお
り、ロータ2の変位信号7を発信し、PID調節計8と
ノッチフィルタ9から成る制御器4はロータ2の変位信
号7から電磁石1に対し力指令信号6を発信する。即
ち、変位センサ3で検知した電磁石1とロータ2間の変
位信号7と位置指令値10とを減算器21で減算して、
その偏差信号11をノッチフィルタ9を通すことにより
ロータ2の曲げ振動の共振ピークを相殺した後、PID
調節計8に入力して「比例・積分・微分」制御を行なっ
て得られる力指令信号6を電磁石1側の駆動回路に送出
して電磁石1、1の電圧制御を行なう。図2ではロータ
2の右端の電磁石1についての制御方法のみを図示して
いるが、左端側の他の電磁石1についてもこれと同様の
制御が行われる。
【0005】磁気軸受の制御の基本部分は、制御器4内
のPID調節計8で行われる。PID調節計8の前段に
あるノッチフィルタ9は、PID調節計8によって行わ
れるロータ2の位置決めによってロータ2の曲げ振動が
励起されるのを防ぐためのものである。即ち、磁気軸受
の発生力uからロータの変位yまでのゲイン特性は図3
の様になっており、ロータの曲げ振動の固有周波数ωb
において共振ピークがある。この共振ピークによりロー
タ2の位置決め制御が不安定になる恐れがある。そこ
で、図4に示すように曲げ振動の発生する周波数付近で
局所的にゲインを下げる働きのあるノッチフィルタ9を
挿入することにより、ロータ2の曲げ振動の共振ピーク
を相殺し安定化を図っている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記ロー
タはジャイロ効果を受けるので、振動の固有周波数ωb
がロータの回転速度に応じて変動するという性質があ
る。一方、ノッチフィルタの固有周波数は固定されてい
るため、ロータの回転速度が変わると、曲げ振動の共振
ピークを意図どおりに相殺できず、曲げ振動の共振が発
生するという問題点があった。従って従来装置において
は、回転速度が変わって曲げ振動の固有周波数が変化し
たとしても、曲げ振動の共振が発生しない程度に迄、P
ID調節計のゲインを下げるという対処がなされてきた
が、PID調節計のゲインが小さいと、タービンを流れ
る流体の影響等で容易にロータが変位し安全性が損われ
るという問題点があった。
【0007】本発明は、かかる従来技術の欠点に鑑み、
回転速度の変化に起因して曲げ振動の固有周波数が変化
したとしても、ロータの回転数に応じて適切な制御定数
を使用することが出来、これにより、PID調節計のゲ
インを増大することが出来る磁気軸受の制御装置を提供
することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するためになされたものであって、磁気軸受により
支持されるロータ2の回転速度に応じて適切な制御定数
を出力する制御定数指定回路13と、制御定数指定回路
13が出力した制御定数ベクトル15にもとづき制御演
算を行う制御演算回路14とからなることを要旨とし、
特に請求項1記載の発明は、磁気軸受用の電磁石とロー
タ間の変位信号と位置指令値とを減算器との偏差信号を
ノッチフィルタを通した後、PID調節計に入力して得
られる力指令信号に基づいて前記電磁石の磁力制御を行
なう磁気軸受の制御装置において、前記ロータの回転速
度に対応した制御定数を出力する制御定数指定回路と、
該制御定数指定回路より出力された制御定数にもとづき
回転速度の変化に対応させた誤差信号が加味されたフィ
ルタ値を得るノッチフィルタと、前記制御定数指定回路
より出力された制御定数と前記フィルタ値に基づき比例
ゲインを増大させて「比例・積分・微分」制御を行なう
PID調節計と、よりなることを特徴とする。
【0009】かかる発明によれば、ロータの回転数に応
じて適切な制御定数を使用して回転速度の変化に対応さ
せた誤差信号が加味されたノッチフィルタのフィルタ値
を得ることが出来、これによりロータ振動の固有周波数
ωb がロータの回転速度に応じて変動した場合において
も、この変動した曲げ振動の発生する周波数付近で局所
的にゲインを下げることが出来、この結果、回転速度に
よる変化するロータの曲げ振動の共振ピークを有効に相
殺し安定化を図ることが出来る。この結果、PID調節
計の比例ゲインを増大することが可能となり、ロータの
変位を小さく保つことが可能となる。しかも前記比例ゲ
インは、前記制御定数指定回路より出力された制御定数
と前記フィルタ値に基づき比例ゲインを適切に増大させ
ることが出来るために、一層磁気軸受の安全余裕の増大
を図りながらロータの変位を小さく保つことが出来る。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施
形態に記載されている構成部品の種類、その相対的配
置、及び数式等は特に特定的な記載がないかぎりは、こ
の発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説
明例にすぎない。
【0011】図1及び図5は、本発明の一実施形態にか
かる磁気軸受の制御装置を示し、変位センサ3で検知し
た電磁石1とロータ2間の変位信号7と位置指令値10
とを減算器21で減算して、その偏差信号11を制御演
算回路14に内蔵したノッチフィルタ9を通すことによ
り、ロータ2の曲げ振動の共振ピークを相殺した後、P
ID調節計8に入力して「比例・積分・微分」制御を行
なって得られる力指令信号6に基づいて電磁石1の電圧
制御を行なうという基本構成は同様であるが、本発明に
もとづく磁気軸受の制御装置では、ロータ2の回転速度
ωを回転速度検出器12で検出し制御定数指定回路13
に入力し、該制御定数指定回路13内で回転速度ωに対
応した適切な制御定数15を選択し、制御演算回路14
側に出力する。
【0012】制御定数指定回路13には予め定めた制御
演算回路14内に組込まれたPID調節計8とノッチフ
ィルタ9等の制御定数、すなわちPID調節計8につい
ては比例ゲインと積分時間、微分時間がそれぞれ回転速
度ωの関数としてKP (ω)とTI (ω)、TD (ω)
のように記憶されている。また、ノッチフィルタ9につ
いてはノッチフィルタ9の固有周波数ωn と減衰率ξ、
ゲインαがそれぞれωn (ω)とξ(ω)、α(ω)の
ように回転速度の関数として記憶されており、不図示の
タイマにより設定された所定時間間隔毎にロータ2の回
転速度ωが入力されると適切な制御定数15を出力す
る。
【0013】制御定数ベクトル15の各要素は回転速度
ωの関数として、例えば次の様に表すことができる。 (PID調節計8の制御定数ベクトル) [kP,TI,TD,]←[KP (ω),TI (ω),TD (ω)] …1A) (ノッチフィルタ9の制御定数ベクトル) [ωn,ξn,α]←[ωn(ω),ξn(ω),α(ω)] …1B)
【0014】制御演算回路14においては、図5に示す
ように、前記制御定数指定回路13より取り込んだ前記
1B)式から得られる制御定数ベクトル15に基づいて
演算器9aにて下記「数1」に基づく所定の演算を行な
い、ノッチフィルタ9のフィルタ値unを生成する。即
ちノッチフィルタ9の演算器9aにおいては、例えば以
下の微分方程式に基づいて制御定数指定回路13より得
られた制御定数[ωn,ξn,α]に基づいて回転速度ω
に対応したフィルタ値unを生成し、ノッチフィルタ9
では該フィルタ値unに基づいてフィルタ制御を行な
う。
【0015】
【数1】
【0016】尚、「数1」において、8は誤差信号1
1、un はノッチフィルタの出力信号である。
【0017】又制御演算回路14においては、前記制御
定数指定回路13より取り込んだ前記1A)式から得ら
れる制御定数ベクトル15に基づいてPID調節計8の
演算器8aにて下記「数2」に基づく所定の演算を行な
い、該PID調節計8より力指令信号uを出力する。即
ちPID調節計8の演算器8aにおいては、例えば以下
の微分方程式に基づいて制御定数指定回路13より得ら
れた制御定数[kP,TI,TD,]とノッチフィルタの
フィルタ値unに基づいて回転速度ωに対応した力指令
信号uを生成し、該力指令信号uを電磁石1側の不図示
の駆動回路に送出して電磁石1、1の電圧制御を行な
う。
【0018】
【数2】
【0019】尚、前記「数2」において、xはPID制
御器、ノッチフィルタの内部変数を示し、xn は回転速
度ωに対応してフィルタリングした偏差信号、xI はx
n の積分値、xD はxn の微分値である。
【0020】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、ロ
ータの回転数に応じて適切な制御定数を使用することが
可能となるため、磁気軸受の安全余裕が増大するので、
PID調節計のゲインを増大することが可能となり、ロ
ータの変位を小さく保つことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態にかかる磁気軸受の制御装
置の説明図である。
【図2】従来の磁気軸受制御装置の説明図である。
【図3】ロータの振動特性のゲイン線図である。
【図4】ノッチフィルタのゲイン線図である。
【図5】図1の制御演算回路の内部構成を示す要部ブロ
ック図である。
【符号の説明】
1 電磁石 2 ロータ 3 変位センサ 4 制御器 5 磁気軸受の制御装置 6 力指令信号 7 変位信号 8 PID調節計 9 ノッチフィルタ 10 位置指令値 11 誤差信号 12 速度検出器 13 制御定数指定回路 14 制御演算回路 15 制御定数

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁気軸受用の電磁石とロータ間の変位信
    号と位置指令値とを減算器との偏差信号をノッチフィル
    タを通した後、PID調節計に入力して得られる力指令
    信号に基づいて前記電磁石の磁力制御を行なう磁気軸受
    の制御装置において、 前記ロータの回転速度に対応した制御定数を出力する制
    御定数指定回路と、 該制御定数指定回路より出力された制御定数にもとづき
    回転速度の変化に対応させた誤差信号が加味されたフィ
    ルタ値を得るノッチフィルタと、 前記制御定数指定回路より出力された制御定数と前記フ
    ィルタ値に基づき比例ゲインを増大させて所定の制御を
    行なうPID調節計とよりなることを特徴とする磁気軸
    受の制御装置。
JP27527297A 1997-09-22 1997-09-22 磁気軸受の制御装置 Withdrawn JPH1193953A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7057319B2 (en) 2002-10-09 2006-06-06 Ntn Corporation Magnetic bearing device stably carrying a rotary shaft, program for executing a computer to control the magnetic bearing stably carrying the rotary shaft and computer-readable record medium storing the program
CN106839968A (zh) * 2016-04-15 2017-06-13 南京航空航天大学 转子空间弯曲轴线测试***及其测试方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7057319B2 (en) 2002-10-09 2006-06-06 Ntn Corporation Magnetic bearing device stably carrying a rotary shaft, program for executing a computer to control the magnetic bearing stably carrying the rotary shaft and computer-readable record medium storing the program
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Effective date: 20041207