SU1631514A1

SU1631514A1 - Система управлени электромагнитным подвесом

Info

Publication number: SU1631514A1
Application number: SU884396062A
Authority: SU
Inventors: Владимир Михайлович Ласкин; Владимир Павлович Смирнов
Original assignee: Специальное Конструкторское Бюро Экспериментального Аэрокосмического Приборостроения; Ташкентский Политехнический Институт Им.А.Р.Бируни
Priority date: 1988-03-21
Filing date: 1988-03-21
Publication date: 1991-02-28

Abstract

Изобретение относитс к приборостроению и станкостроению и может найти применение при управлении положением ротора в активных электромагнитных опорах . Цель изобретени - упрощение системы при сохранении ее высоких динамических качеств и повышение ее надежности . Система содержит датчик и за- датчик положени , регулирующий блок с ПИД-законом регулировани и два канала линеаризации, каждый из которых содержит сумматор, первые входы сумматоров соединены с выходом регулирующего блока, а вторые - с выходами источника опорного сигнала. При этом сумматор в каждом канале последовательно соединен с блоком воз- ведени в третью степень, блоком извлечени корн , широтно-импульсным усилителем мощности и исполнительным механизмом (электромагнитом), который воздействует на объект управлени . Положение объекта определ етс датчиком. Датчик вырабатывает сигнал, пропорциональный смещению объекта от положени равновеси , который через регулирующий блок, каналы линеаризации воздействует на объект и возвращает его в исходное состо ние , Источник опорного сигнала задает значение исходного зазора между объектом и исполнительными механизмами. 2 ил.

Description

Изобретение относитс к приборостроению и станкостроению и может найти применение при управлении положением ротора в активных электромагнитных опорах .

Цель изобретени - упрощение системы и повышение ее надежности.

На фиг. 1 представлена блок-схема системы; на фиг. 2- конструктивна схема электромагнитного подвеса,

Система (фиг. 1) содержит датчик 1 положени , регулирующий блок 2, первый и второй сумматоры 3 и 4, источник 5 опорного сигнала, первый и второй умножители 6 и 7, первый и второй усилители 8 и 9 мощности , первый и второй исполнительные механизмы 10 и 1.1, объект 12 управлени , задатчик 13, первый и второй блоки М и 15 извлечени корн .

На фиг. 2 обозначено: об.мотки 16, 17 исполнительных механизмов; И, lz токи первого и второго исполнительных механизмов 10 и 11; FL Fa - силы взаимодействи исполнительных механизмов 10 и 11 и объекта 12 управлени ; - зазоры между исполнительными механизмами 10 и

О W

ел Ј

11 и объектом 12 управлени ; Д F - результирующа сила; е - смещение объекта 12 управлени относительно положени равновеси .

Объектом 12 управлени вл етс подвешиваемое тело, а исполнительными механизмами 10 и 11 - электромагниты. В качестве усилителей мощности примен ютс широтно-импульсные усилители - модул торы .

Специфика рассматриваемого управлени электромагнитным подвесом тела (фиг. 2) состоит в том, что объект 12 управлени - подвешиваемое тело - располагаетс между верхним и нижним (правым и левым) исполнительными механизмами 10 и 11 - электромагнитами, и результирующа сила Л F, определ юща движение (положение) тела, формируетс в каждый момент времени как разность A F FT - F2 сил двух электромагнитов, расположенных на одной оси. Кажда из этих сил воздействует на подвешиваемое тело по известному закону:

F KF42/ 52;(1)

(.

где д - зазор между электромагнитом и телом;

е - смещение тела относительно положени равновеси ;

д0 - исходный зазор.

Как видно из(1), статическа характеристика св зи F f((5) существенно нелинейна, и дл улучшени динамических качеств системы подвеса в нее необходимо ввести нелинейную коррекцию.

Из указанной специфики управлени подвесом с помощью двух электромагнитов по одной оси вытекает необходимость линеаризации характеристики (1) дл каждого электромагнита, поэтому введены отдельные нелинейные корректирующие устройства и исполнительные механизмы. Как видно из изложенного, рассматриваема система поддерживает подвешиваемое тело в положении е 0 (фиг. 1), т.е. вл етс след щей с нулевым сигналом задани , формируемым на выходе задатчика 13.

Регулирующий блок 2 вл етс звеном последовательной коррекции динамической характеристики системы, в котором реализован , например, ПИД-закон регулировани .

Первый сумматор 3, первый умножитель 6 и первый блок 14 извлечени корн , а также второй сумматор 4, второй умножитель 7 и второй блок 15 извлечени корн совместно с источником 5 опорного сигнала вл ютс звень ми последовательной нелинейной коррекции статической характеристики объекта 12 управлени . Корректируемой нелинейной характеристикой объекта 12 управлени вл етс указанна зависимость (1) электромагнитной силы AF от зазора между электромагнитом и подвешиваемым телом, характерна дл каждой силы FI и F2 (фиг. 2). Выходы исполнительных механизмов 10 и 11 вл ютс этими силами. Сила A F формируетс в объекте 12 управлени .

Система работает следующим образом.

Задатчик 13 формирует сигнал задани

по положению, например в частном случае.

нулевой. Датчик 1 положени формирует

сигнал, пропорциональный смещению объекта 12 управлени от положени равновеси . Выходные сигналы задатчика 13 и датчика 1 положени поступают на входы регулирующего блока 2, в котором они сравниваютс , а результат сравнени преобразуетс в соответствии с законом регулировани , реализованным в нем.

Выходной сигнал регулирующего блока 2 суммируетс в первом сумматоре 3 и вычитаетс во втором сумматоре 4 со своим знаком из выходного сигнала источника 5 опорного сигнала.

Выходной сигнал источника опорного сигнала устанавливаетс пропорциональным исходному зазору 60 между исполнительным механизмом 10 (или 11) и положением равновеси (фиг. 2).

На выходах первого и второго сумматоров 3 и 4 формируютс сигналы, пропорциопальные истинным зазорам 6i, 62 :

U, Ki д, ,(2)

где 5i (62) - истинные зазоры между объектом 12 управлени и исполнительными механизмами 10 (или 11);

Ki - коэффициент, учитывающий статический коэффициент усилени датчика 1 по- ложени , регулирующего блока 2 и сумматора 3 (или сумматора 4).

Далее эти сигналы поступают на входы

умножителей 6 и 7 и с их выходов на входы блоков 14 и 15 извлечени корн , на выходах которых имеем

U2 К2 (53/2.(3)

где К2 Кк53/2.

Следовательно, сигнал тока в обмотках 16 и 17 исполнительных механизмов 10 и 11 имеет вид

| кз -а3/2,(4)

где Кз К2 Ку;

Ку - коэффициент усилени усилителей 8 и 9 мощности.

Подставив значение тока из (4) в известное выражение дл вычислени силы взаимодействи электромагнита и ферромагнитного тела,получим

F KF .(5)

где Кр - коэффициент, определ емый конструктивными параметрами электромагнита исполнительного механизма 10 (или 11).

После подстановки получим

F K4 -д.(6)

где К - KF Кз2.

Анализиру выражение (6), можно отметить , что в данной системе, как и в прототипе , регулирующее воздействие линейно зависит от сигнала рассогласовани .

Данное техническое решение позвол ет упростить систему, сократить количество св зей путем исключени блоков умножени и вычислител зазоров, сохранить высокие динамические качества, повысить надежность системы в целом.

Claims

Формула изобретени

Система управлени электромагнитным подвесом, содержаща последователь0

5

0

но соединенные первый умножитель, первый усилитель мощности и первый исполнительный механизм и последовательно соединенные второй умножитель, второй усилитель.мощности и второй исполнительный механизм, а также объект управлени , соединенный первым и вторым входами с выходами первого и второго исполнительных механизмов, а выходом - с входом датчика положени , подключенного выходом к первому входу регулирующего блока, соединенного вторым входом с выходом за датчика , а выходом - с первыми входами первого и второго сумматоров, подключенных вторыми входами к выходам источника опорного сигнала, а выходами - к входам первого и второго блоков извлечени корн , выходы которых подключены к первым входам умножителей , отличающа с тем, что, с целью упрощени системы и повышени надежности , вторые входы умножителей соединены с выходами соответствующих сумматоров.

77

1

Фиг. 1

J4

ось ра нобесного

Фаг. 2