SU1739100A1 - Speed rotor spatial attitude automatic control device - Google Patents
Speed rotor spatial attitude automatic control device Download PDFInfo
- Publication number
- SU1739100A1 SU1739100A1 SU904833505A SU4833505A SU1739100A1 SU 1739100 A1 SU1739100 A1 SU 1739100A1 SU 904833505 A SU904833505 A SU 904833505A SU 4833505 A SU4833505 A SU 4833505A SU 1739100 A1 SU1739100 A1 SU 1739100A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- inputs
- output
- input
- adders
- outputs
- Prior art date
Links
Landscapes
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
Использование: в электротехнике, в частности в системах бесконтактного удержа- ни быстровращающихс роторов в магнитных подшипниках. Сущность изобретени : устройство содержит два магнитных подшипника, каждый из которых содержит по две пары электромагнитов в ортогональных ос х каждого вала ротора, датчики положени в ортогональных ос х валов ротора, датчик угловой скорости ротора, а также датчики тока питани электромагнитов , управл емые источники питани электромагнитов , задатчики положени , энергетических режимов и номинального зазора, измерители скоростей и усилий, регул торы положени , скоростей усилий и формирователь режимов. 6 з.п ф-лы, 5 ил.Use: in electrical engineering, in particular, in systems of contactless holding of fast-rotating rotors in magnetic bearings. The invention: the device contains two magnetic bearings, each of which contains two pairs of electromagnets in the orthogonal axes of each rotor shaft, position sensors in the orthogonal axes of the rotor shafts, a rotor angular velocity sensor, and electromagnet power supply current sensors electromagnets, position adjusters, energy modes and nominal clearance, velocity and force meters, position controllers, force velocities and mode driver. 6 з.п f-ly, 5 ill.
Description
(Л(L
СWITH
Изобретение относитс к электротехнике , в частности к системам бесконтактного удержани быстровращающихс роторов в магнитных подшипниках и может быть использовано в энергетике, машиностроении, станкостроении, химической промышленности и т.д.The invention relates to electrical engineering, in particular, to systems for contactless holding fast-rotating rotors in magnetic bearings and can be used in power engineering, mechanical engineering, machine-tool construction, the chemical industry, etc.
Известно устройство, содержащее два магнитных подшипника, каждый из которых содержит по две пары электромагнитов в ортогональных ос х, управл емые источники питани электромагнитов, датчики положени ротора по каждой оси обоих подшипников, измерители скоростей по ортогональным ос м каждого подшипника, регул торы положени .A device is known that contains two magnetic bearings, each of which contains two pairs of electromagnets in orthogonal axes, controlled sources of electromagnets, rotor position sensors along each axis of both bearings, velocity meters along orthogonal axes of each bearing, position adjusters.
Недостатками известного устройства управлени магнитными подшипниками вл ютс отсутствие возможности управл тьThe disadvantages of the known control device of magnetic bearings are the inability to control
энергетическими режимами, необходимость перенастройки системы при изменении характеристик объекта управлени , ограниченный диапазон изменени координат движени ротора, так как при этом система выходит из линейной зоны.energy regimes, the need to reconfigure the system when changing the characteristics of the control object, a limited range of changes in the coordinates of the rotor movement, since the system goes out of the linear zone.
Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и достигаемому результату вл етс устройство, содержащее два магнитных подшипника каждый из которых содержит по две пары электромагнитов в ортогональных ос х, управл емые источники питани электромагнитов , датчики положени ротора по каждой оси обоих подшипников, измерители скоростей , регул торы положени , устройство компенсации гироскопического эффекта.The closest to the proposed device according to the technical essence and the achieved result is a device containing two magnetic bearings each of which contains two pairs of electromagnets in orthogonal axes, controlled sources of electromagnet power supply, rotor position sensors along each axis of both bearings, velocity meters, position controllers; a gyroscopic effect compensation device.
Недостатками указанного устройства вл ютс ограниченный диапазон измене 1The disadvantages of this device are the limited range of variation 1
СОWITH
юYu
ьs
о оoh oh
ни координат движени ротора, отсутствие возможности управлени энергетическими режимами, а также необходимость перенастройки системы при изменении характеристик объекта управлени .neither the coordinates of the rotor movement, the inability to control the energy regimes, and the need to reconfigure the system when the characteristics of the control object change.
Цель изобретени - улучшение динамических свойств системы управлени пространственным положением вращающегос ротора посредством магнитных подшипников, т.е. разработка системы, обладающей типовыми динамическими свойствами, обеспечивающей более высокое быстродействие, эффективное подавление колебательных возмущений, а также поддерживающей оптимальные энергетические режимы во всем диапазоне немагнитных зазоров.The purpose of the invention is to improve the dynamic properties of a system for controlling the spatial position of a rotating rotor by means of magnetic bearings, i.e. development of a system with typical dynamic properties, providing higher speed, effective suppression of vibrational disturbances, as well as maintaining optimal energy regimes in the whole range of nonmagnetic gaps.
Поставленна цель достигаетс тем, что в системе управлени дополнительно введены последовательно соединенные регул тор скоростей, формирователь режимов и регул тор усилий, а также задатчики энергетических режимов и номинального зазора , измеритель усилий, выходами св занный с входами обратных св зей регул тора усилий, а токовыми входами - с выходами датчиков тока электромагнитов, при этом координатные входы регул тора и измерител усилий подключены к выходам датчиков положени ротора, входы обратных св зей регул тора скоростей - к выходам измерител скоростей , а вход угловой скорости регул тора скоростей и входы задани режимов формировател режимов соответственно - к выходу датчика угловой скорости ротора и к выходам задатчика энергетических режимов, кроме того, входы задани номинального зазора регул тора и измерител усилий соединены с задатчиком номинального зазора.This goal is achieved by the fact that the control system additionally introduces serially connected speed controller, mode driver and force controller, as well as control devices of energy modes and nominal clearance, force meter, outputs connected to the force controller feedback inputs inputs - with the outputs of current sensors of electromagnets, while the coordinate inputs of the controller and the force meter are connected to the outputs of the rotor position sensors, the feedback inputs of the speed controller - to the outputs of the speed meter, and the input of the angular velocity of the speed regulator and the inputs of the modes mode setting modes, respectively, to the output of the rotor angular velocity sensor and the outputs of the setting device of energy modes, in addition, the inputs of the setting of the nominal clearance of the regulator and the force meter are connected to the setting gap of the nominal clearance .
Регул тор усилий содержит блок компенсации электромагнитных свойств объекта и блок формировани типовых динамических свойств контура усилий, причем первые входы блока компенсации электромагнитных свойств объекта подключены к первым выходам блока формировани типовых динамических свойств контура усилий , а вторые входы блока компенсации электромагнитных свойств объекта подключены к вторым выходам блока формировани типовых динамических свойств контура усилий, координатные входы блока компенсации электромагнитных свойств объекта св заны с выходами датчиков положени , выходы блока компенсации электромагнитных свойств объекта вл ютс выходами регул тора усилий, входы блока формировани типовых динамических характеристик контура усилий вл ютс входами регул тора усилий.The force controller contains a unit for compensating the electromagnetic properties of an object and a unit for forming typical dynamic properties of a force circuit, the first inputs of the unit for compensating electromagnetic properties of an object are connected to the first outputs of a unit for forming typical dynamic properties of a force circuit, and the second inputs for the unit for compensating electromagnetic properties of an object unit for forming typical dynamic properties of the force contour, coordinate inputs of the unit for compensation of electromagnetic properties of the volume The cells are connected to the outputs of the position sensors, the outputs of the compensation unit of the electromagnetic properties of the object are the outputs of the force controller, the inputs of the block forming the typical dynamic characteristics of the force contour are the inputs of the force controller.
Регул тор скоростей состоит из блока компенсации механических свойств объектаThe speed controller consists of a block for compensating the mechanical properties of an object.
и блока формировани типовых динамических свойств контура скоростей, причем первые входы блока компенсации механических свойств объекта подключены к первым выходам блока формировани типовыхand a unit for forming typical dynamic properties of a velocity contour, the first inputs of the block for compensating the mechanical properties of an object being connected to the first outputs of a unit for forming standard
0 динамических свойств контура скоростей, а вторые входы блока компенсации механических свойств подключены к вторым выходам блока формировани типовых динамических свойств контура скоростей, вход угло5 вой скорости ротора блока компенсации механических свойств объекта св зан с выходом датчика угловой частоты вращени ротора, входы формировател типовых динамических свойств контура скоростей в0 л ютс входами регул тора скоростей, выходы блока компенсации механических свойств объекта вл ютс выходами регул тора скоростей.0 dynamic properties of the speed contour, and the second inputs of the mechanical properties compensation unit are connected to the second outputs of the typical dynamic properties of the speed contour, the input of the angular velocity of the rotor of the mechanical properties compensation unit of the object is connected to the output of the rotor angular frequency sensor, the formers of the typical dynamic properties velocity contours are entered by the speed controller inputs, the outputs of the object's mechanical properties compensation unit are the speed controller outputs.
Формирователь режимов содержит во5 семь сумматоров, причем первые входы сумматоров образуют входы задани режимов формировател режимов, вторые входы сумматоров - входы усилий формировател режимов, выходы сумматоров - выходыThe shaper of the modes contains seven seven adders, with the first inputs of the adders forming the inputs of setting the modes of the regime shaper, the second inputs of the adders - the inputs of the shaper of the modes, the outputs of the adders - the outputs
0 формировател режимов. Измеритель усилий состоит из восьми однотипных блоков, каждый из которых содержит элемент делени , два квадратора и сумматор, причем вход делимого элемента делени соединен0 shaper modes. The force meter consists of eight units of the same type, each of which contains a division element, two quadrants and an adder, and the input of the dividend division element is connected
5 с выходом первого квадратора, вход делител элемента делени св зан с выходом второго квадратора, вход второго квадратора подключен к выходу сумматора, первые входы сумматоров св заны с выходами задат0 чиков номинального зазора, вторые входы сумматоров образуют координатные входы измерител усилий, выходы элементов делени образуют выходы измерител усилий, входы первого элемента возведени в квад5 рат образуют токовые входы измерител усилий.5 with the output of the first quad, the divider input of the division element is connected with the output of the second quad, the input of the second quad is connected to the output of the adder, the first inputs of the adders are connected to the outputs of the nominal clearance switches, the second inputs of the adders form the coordinate inputs of the force meter, the outputs of the division elements form the outputs of the force meter, the inputs of the first erection element in the square form the current inputs of the force meter.
Блок компенсации электромагнитных свойств объекта состоит из восьми подблоков , каждый из которых содержит устройст0 во извлечени квадратного корн , устройство делени , умножитель, сумматор координат и выходной сумматор, причем один вход выходного сумматора подключен к выходу устройства делени , другой входThe unit for compensating the electromagnetic properties of an object consists of eight sub-blocks, each of which contains a square root device, a division device, a multiplier, a coordinate adder and an output adder, one input of the output adder connected to the output of the division device, the other input
5 выходного сумматора - к выходу умножител , выход устройств э извлечени квадратного корн - к входу делител устройства делени и к первому входу умножител , второй вход умножител - к выходу сумматора координат, входы делимого устройств делени образуют первые входы блока компенсации электромагнитных свойств объекта, входы устройств извлечени квадратного корн - вторые входы блока компенсации электромагнитных свойств объекта, выходы выходных сумматоров - выходы блока компенсации электромагнитных свойств объекта , первые входы сумматоров координат св заны с выходами задатчиков номинального зазора, вторые входы сумматоров координат образуют координатные входы блока компенсации электромагнитных свойств объекта.5 output adders - to the multiplier output, output of the square root root e devices - to the input of the divider divider and to the first input of the multiplier, second multiplier input - to the output of the coordinate adder, the inputs of the divisible division devices form the first inputs of the compensation unit of the object's electromagnetic properties, device inputs square root extraction - the second inputs of the compensation block of the electromagnetic properties of the object, the outputs of the output adders - the outputs of the compensation block of the electromagnetic properties of the object, the first inputs of the sum The coordinate mators are connected to the outputs of the setting units of the nominal gap; the second inputs of the coordinate adders form the coordinate inputs of the compensation unit for the electromagnetic properties of the object.
Блок компенсации механических свойств объекта состоит из двух входных сумматоров, четырех выходных сумматоров , восьми пропорциональных звеньев, двух умножителей и четырех функциональных (нелинейных) элементов, причем первый и второй входы первого выходного сумматора соединены с выходами соответственно первого и второго пропорциональных звеньев, выход первого умножител - с объединенными третьими входами первого и второго выходных сумматоров, выход первого функционального элемента - с объединенными четвертыми входами первого и второго выходных сумматоров, выход второго функционального элемента - с объеди- ненными п тыми входами первого и второго выходных сумматоров, первый и второй входы второго выходного сумматора - к выходам соответственно четвертого и третьего пропорционального звена, первый и второй входы третьего выходного сумматора - к выходам п того и шестого пропорциональных звеньев, первый и второй входы четвертого выходного сумматора - с выходами седьмого и восьмого пропорциональных звеньев, выход второго умножител св зан с объединенными третьими входами третьего и четвертого выходных сумматоров, выход третьего функционального звена - с объединенными четвертыми входами третьего и четвертого выходных сумматоров, выход четвертого функционального звена подключен к объединенным п тым входам третьего и четвертого выходных сумматоров, первый вход первого умножител св зан с выходом первого входного сумматора, первый вход второго умножител - с выходом второго входного сумматора, объединенные вторые входы умножителей и входы функциональных блоков - с входом угловой скорости ротора блока компенсации механических свойств объекта, объединенные входы первого и третьего пропорциональных звеньев, объединенные входы второго и четвертого пропорциональных звеньев, объединенные входы п того иThe block for compensating the mechanical properties of an object consists of two input adders, four output adders, eight proportional links, two multipliers and four functional (non-linear) elements, with the first and second inputs of the first output adder connected to the outputs of the first and second proportional links, the output of the first multiplier - with the combined third inputs of the first and second output adders, the output of the first functional element - with the combined fourth inputs of the first and first output adders, the output of the second functional element - with combined fifth inputs of the first and second output adders, the first and second inputs of the second output adder - to the outputs of the fourth and third proportional link, the first and second inputs of the third output adder - to the outputs of the first and second inputs of the fourth output adder to the outputs of the seventh and eighth proportional links, the output of the second multiplier is connected with the combined third the inputs of the third and fourth output adders, the output of the third functional unit — with the combined fourth inputs of the third and fourth output adders; the output of the fourth functional unit connected to the combined fifth inputs of the third and fourth output adders; the first input of the first multiplier is connected to the output of the first input adder, the first input of the second multiplier - with the output of the second input adder, the combined second inputs of the multipliers and the inputs of the functional blocks - with the input of the angular velocity roto of the block for compensating the mechanical properties of an object, the combined inputs of the first and third proportional links, the combined inputs of the second and fourth proportional links, the combined inputs of the fifth and fourth
седьмого пропорциональных звеньев, объединенные входы шестого и восьмого пропорциональных звеньев образуют первые входы блока компенсации механическихthe seventh proportional links, the combined inputs of the sixth and eighth proportional links form the first inputs of the mechanical compensation block
свойств объекта, выходы выходных сумматоров образуют выходы блока компенсации механических свойств объекта, входы первого и второго входных сумматоров, вторые входы блока компенсации механическихproperties of the object, the outputs of the output adders form the outputs of the block compensation mechanical properties of the object, the inputs of the first and second input adders, the second inputs of the block compensation mechanical
0 свойств объекта.0 object properties.
На фиг.1 представлена функциональна схема системы управлени пространственным положением ротора посредством магнитных подшипников; на фиг.2 - функ5 циональна схема блока компенсации электромагнитных свойств объекта; на фиг.З - функциональна схема блока компенсации механических свойств объекта; на фиг.4 - функциональна схема измерител усилий;Fig. 1 shows a functional diagram of a system for controlling the spatial position of a rotor by means of magnetic bearings; FIG. 2 shows the functional block diagram of the compensation of electromagnetic properties of an object; FIG. 3 is a functional block diagram of the compensation of the mechanical properties of an object; figure 4 is a functional diagram of the force meter;
0 на фиг.5 - схема формировател режимов.0 in FIG. 5 is a circuit of a mode driver.
Устройство содержит ротор, удерживаемый в пространстве двум электромагнитными подшипниками (элементы, обеспечивающие удержание ротора вдольThe device contains a rotor held in space by two electromagnetic bearings (elements that hold the rotor along
5 оси вращени Z, не рассматриваютс ). Левый электромагнитный подшипник образован двум парами электромагнитов 1 и 3, 2 и 4, обеспечивающими удержание левого конца ротора по ос м У и X соответствен0 но. Правый электромагнитный подшипник также состоит из двух пар электромагнитов 5 и 7, 6 и 8, обеспечивающих удержание правого конца ротора вдоль тех же осей. Положение ротора в пространстве5, the axis of rotation Z is not considered). The left electromagnetic bearing is formed by two pairs of electromagnets 1 and 3, 2 and 4, ensuring the retention of the left end of the rotor along the axes Y and X, respectively. The right electromagnetic bearing also consists of two pairs of electromagnets 5 and 7, 6 and 8, ensuring the retention of the right end of the rotor along the same axes. The position of the rotor in space
5 контролируетс четырьм датчиками 9 положени , установленными по ос м X и У на обоих концах ротора. Далее система включает восемь управл емых источников 10 питани , например транзисторные усилители5 is controlled by four position sensors 9 installed along the X and Y axes at both ends of the rotor. The system further includes eight controlled power supplies 10, for example, transistor amplifiers.
0 с широтно-импульсной модул цией, регул тор усилий, включающий в себ блок 11 компенсации электромагнитных свойств объекта и блок 12 формировани типовых динамических свойств контура усилий, фор5 мирователь 13 режимов, регул тор скоростей , представленный блоком 14 компенсации механических свойств объекта и блоком 15 формировани типовых динамических свойств контура скоростей, регу0 л тор 16 положени , измеритель 17 усилий,0 with pulse-width modulation, force controller, which includes unit 11 for compensation of electromagnetic properties of an object and unit 12 for forming typical dynamic properties of a force contour, formulator 13 modes, speed controller, represented by unit 14 for compensation of mechanical properties of an object and unit 15 forming typical dynamic properties of the velocity contour, 16 position regulator, force meter 17,
измеритель 18 скоростей, восемь датчиков18 speed meter, eight sensors
19 тока, задатчик20 положений, задатчик21 19 current, setpoint adjuster 20 position, control setpoint21
режимов, задатчик 22 номинального зазора,modes, adjuster 22 nominal clearance
датчик 23 угловой скорости.angular velocity sensor 23.
5five
Электромагниты 1-8 св заны с восемью управл емыми источниками 10 питани , восемь входов управл емых источников 10 питани соединены с восемью выходами блока 11 компенсации электромагнитныхThe electromagnets 1-8 are connected with eight controlled power supplies 10, eight inputs of controlled power supplies 10 are connected to eight outputs of the electromagnetic compensation unit 11
свойств объекта регул тора усилий, первые восемь входов блока 11 компенсации регул тора усилий - с восемью выходами производных блока 12 формировани типовых динамических свойств контура усилий, дру- гие восемь входов блока 11 компенсации электромагнитных свойств объекта - с восемью оставшимис выходами блока 12 формировани типовых динамических свойств контура усилий, восемь выходов измерител 17 усилий - с восемью входами блока 12 формировани типовых динамических свойств контура усилий, реализующих входы обратных св зей регул тора усилий, восемь входов задани регул тора усилий св заны с восемью выходами формировател 13 режимов, четыре входа задани формировател 13 режимов - с выходами задатчика 21 энергетических режимов , другие четыре входа формировател 13 режимов-с четырьм выходами блока 14 компенсации механических свойств объекта регул тора скоростей, первые четыре входа блока 14 компенсации механических свойств объекта подключены к выходам производных блока 15 формировани типовых динамических свойств контура скоростей , другие четыре входа блока 14 компенсации механических свойств объекта св заны с оставшимис четырьм выхо- дами блока 15 формировани типовых динамических свойств контура скоростей, четыре входа блока 15, образующих входы обратных св зей регул тора скоростей, соединены с четырьм выходами измерител 18 скоростей, четыре входа блока 15, образующих входы задани регул тора скоростей , подключены к четырем выходам регул тора 16 положени , четыре входа заданий регул тора 16 положений св заны с выходами задатчика 20 положений, выходы датчиков 9 положений подключены к четырем входам обратных св зей регул тора 16 положений, объединенных с входами измерител 18 скоростей и координатными вхо- дами измерител 17 усилий и блока 11 компенсации электромагнитных свойств объекта. Кроме того, восемь входов измерител 17 усилий соединены с выходами восьми датчиков 19 тока, на вход угловой скорости вращени ротора блока 14 компенсации механических свойств объекта подаетс сигнал ш от датчика 23 угловой скорости, а на входы номинальных зазоров блока 11 компенсации электромагнитных свойств объекта и измерител 17 скорости поступает сигнал установки номинального зазора Ј0 от задатчика 22 номинального зазора.properties of the force control object, the first eight inputs of the compensation control unit 11 of the force control — with eight outputs of the derivatives of the formation block 12 of typical dynamic properties of the force contour, the other eight inputs of the electromagnetic compensation block 11 of the object — with eight remaining outputs of the typical formation block 12 properties of the force contour, eight outputs of the force gauge 17 - with eight inputs of the block 12 of forming typical dynamic properties of the force contour implementing the feedback inputs of the regulator Eight inputs of the setting of the force regulator are connected with eight outputs of the former 13 modes, four entrances of the task former 13 modes - with the outputs of the generator 21 energy modes, the other four inputs of the former 13 modes - with four outputs of the block 14 for compensation of the mechanical properties of the velocity regulator object , the first four inputs of the block 14 for compensating the mechanical properties of an object are connected to the outputs of the derivatives of the block 15 for forming typical dynamic properties of the velocity contour, the other four inputs for the block 14 for compensation and the mechanical properties of the object are associated with the remaining four outputs of the block 15 forming typical dynamic properties of the speed loop, four inputs of block 15 forming the feedback inputs of the speed regulator are connected to four outputs of the speed meter 18, four inputs of the block 15 forming the inputs speed controller settings, are connected to four outputs of the 16 position controller, four positions of the 16 position controller tasks are connected to the setpoint outputs of 20 positions, the 9 position sensor outputs are connected to four inputs of inverse bonds regulator 16 positions, combined with the inputs velocity meter 18 and meter 17 inputs coordinate efforts and compensation unit 11 of the electromagnetic properties of the object. In addition, eight inputs of the force meter 17 are connected to the outputs of eight current sensors 19, the input angular velocity of rotation of the rotor of the object’s mechanical properties compensation unit 14 is given a signal w from the angular velocity sensor 23, and the inputs of the nominal gaps of the object's electromagnetic properties compensation unit 11 17 speeds the signal of setting the nominal clearance Ј0 comes from the unit 22 of the nominal clearance.
Таким образом, в устройстве управлени образовано три контура: контур усилий, контур скоростей, контур положений, причем регул тор положений реализован сумматором и пропорциональным звеном, измеритель скоростей имеет передаточную функцию дифференцирующего звена, блок 12 формировани типовых динамических свойств контура усилий построен на сумматоре , интеграторе и звене с передаточной функцией фильтра Боттерворса первого пор дка , а блок 15 формировани типовых динамических свойств контура скоростей реализован на Ьснове трех сумматоров, звена с передаточной функцией Боттерворса второго пор дка и интегратора.Thus, the control unit consists of three contours: a force contour, a speed contour, a position contour, and the position controller is implemented by an adder and a proportional link, the speed meter has a transfer function of a differentiating link, the force shaping unit 12 of typical dynamic properties of the contour is built on an adder, integrator and a link with the transfer function of the filter of the Bottervors of the first order, and the unit 15 for the formation of typical dynamic properties of the velocity contour is implemented on a new three sum s, link with the transfer function Bottervorsa second order and integrator.
Блок 11 компенсации электромагнитных свойств объекта (фиг.2) состоит из восьми однотипных подблоков, каждый из которых содержит устройство 24 извлечени квадратного корн , устройство 25 делени , умножитель 26, сумматор 27 координат и выходной сумматор 28, причем один вход выходного сумматора 28 подключен к выходу устройства 25 делени , другой вход выходного сумматора 28 подключен к выходу умножени 26, выход устройства 24 извлечени квадратного корн подключен к объединенным входам делител устройства 25 делени и первого входа умножител 26, второй вход умножител 26 - к выходу сумматора 28 координат, входы делимого устройства 25 делени образуют первые входы (входы производных) блока 11 компенсации электромагнитных свойств объекта, входы устройств 24 извлечени квадратного корн образуют вторые входы блока 11 компенсации электромагнитных свойств объекта, выходы выходных сумматоров 28 образуют выходы блока 11 компенсации электромагнитных свойств объекта, первые входы сумматоров 27 координат св заны с выходом задатчика 22 номинального зазора, вторые воды сумматоров 27 координат образуют координатные входы блока 11 компенсации электромагнитных свойств объекта.The unit 11 for compensating the electromagnetic properties of the object (FIG. 2) consists of eight sub-blocks of the same type, each of which contains a square root extraction device 24, a dividing device 25, a multiplier 26, a coordinate adder 27 and an output adder 28, with one input of the output adder 28 connected to the output of dividing device 25, another input of output adder 28 is connected to the output of multiplying 26, the output of square root extraction device 24 is connected to the combined inputs of the divider of dividing device 25 and the first input of multiplier 26, sec The input of the multiplier 26 to the output of the adder 28 coordinates, the inputs of the divisible division device 25 form the first inputs (inputs of derivatives) of the object’s electromagnetic compensation 11 block, the inputs of the square root extraction devices 24 form the second inputs of the object’s electromagnetic compensation 11 block, the outputs of the output adders 28 form the outputs of the block 11 of the compensation of the electromagnetic properties of the object, the first inputs of the adders 27 coordinates associated with the output of the unit 22 of the nominal gap, the second water adders 27 coordinates form The coordinate inputs of the block 11 compensation of electromagnetic properties of the object.
Блок компенсации механических свойств объекта (фиг.З) включает два входных сумматора 29, 30, четыре выходных сумматора 31-34, восемь пропорциональных звеньев 35-42, два умножител 43, 44 и четыре функциональных элемента 45-48, причем первый и второй входы выходного сумматора 31 соединены соответственно с выходами пропорциональных звеньев 35, 36, выход умножител 43 соединен с объединенными третьими входами выходных сумматоров 31 и 32, выход функционального элемента 45 - с объединенными четвертымиThe block of compensation of the mechanical properties of the object (fig.Z) includes two input adders 29, 30, four output adders 31-34, eight proportional links 35-42, two multipliers 43, 44 and four functional elements 45-48, with the first and second inputs the output adder 31 is connected respectively to the outputs of the proportional links 35, 36, the output of the multiplier 43 is connected to the combined third inputs of the output adders 31 and 32, the output of the functional element 45 - with the combined fourth
входами выходных сумматоров 31 и 32, выход функционального элемента 46 - с объединенными п тыми входами выходных сумматоров 31 и 32, первый и второй входы выходного сумматора 32 подключены соответственно к выходам пропорциональных звеньев 37 и 38, первый и второй входы выходного сумматора 33 - к выходам пропорциональных звеньев 42 и 40, первый и второй входы выходного сумматора 34 соединены соответственно с выходами пропорциональных звеньев 41 и 42, выход умножител 44 св зан с объединенными третьими входами выходных сумматоров 33, 34, выход функционального звена 47 - с объединенными четвертыми входами выходных сумматоров 33, 34, выход функционального звена 48 подключен к объединенным п тым входам выходных сумматоров 33, 34, первый вход умножител 43 св зан с выходом входного сумматора 29, первый вход умножител 44 - с выходом входного сумматора 30, объединенные вторые входы умножителей 43, 44 и входы функциональных блоков 45 - 48 св заны с входом угловой скорости блока компенсации механических свойств объекта, объединенные входы пропорциональных звеньев 35 и 37, 36 и 38, 39 и 41, 40 и 42 образуют первые входы (входы производных) блока компенсации механических свойств объекта , входы входных сумматоров 29, 30 образуют вторые входы блока компенсации механических свойств объекта, выходы выходных сумматоров 31-34 образуют выходы блока компенсации механических свойств объекта.the inputs of the output adders 31 and 32, the output of the functional element 46 with the combined fifth inputs of the output adders 31 and 32, the first and second inputs of the output adder 32 are connected respectively to the outputs of the proportional links 37 and 38, the first and second inputs of the output adder 33 to the outputs proportional links 42 and 40, the first and second inputs of the output adder 34 are connected respectively with the outputs of the proportional links 41 and 42, the output of the multiplier 44 is connected with the combined third inputs of the output adders 33, 34, the output functionality 47 with the combined fourth inputs of the output adders 33, 34, the output of the functional link 48 is connected to the combined fifth inputs of the output adders 33, 34, the first input of the multiplier 43 is connected to the output of the input adder 29, the first input of the multiplier 44 is with the input of the input adder 30, the combined second inputs of the multipliers 43, 44 and the inputs of the functional blocks 45 - 48 are connected with the input of the angular velocity of the block for compensating the mechanical properties of the object; the combined inputs of the proportional links 35 and 37, 36 and 38, 39 and 41, 40 and 42 form the first inputs (inputs of the derivatives) of the block for compensating the mechanical properties of the object, the inputs of the input adders 29, 30 form the second inputs of the block for compensating the mechanical properties of the object, the outputs of the output adders 31-34 form the outputs of the block for compensating the mechanical properties of the object.
Измеритель усилий (фиг.4) состоит из восьми однотипных блоков, каждый из которых построен на основе элемента 49 делени , двух квадраторов 50, 51 и сумматора, причем вход делимого элемента делени соединен с выходом квадратора 51, вход делител элемента делени св зан с выходом квадратора 50, вход квадратора 50 подключен к выходу сумматора 52, первые входы сумматоров св заны с выходом за- датчика номинального зазора, вторые входы сумматоров образуют координатные входы измерител усилий, выходы элементов делени - выходы измерител усилий, входы квадраторов 51 - токовые входы измерител усилий. The force meter (Fig. 4) consists of eight units of the same type, each of which is built on the basis of dividing element 49, two quadrants 50, 51 and an adder, the input of the divisible division element is connected to the output of the quad 51, the divider divider input is connected to the output quad 50, quad input 50 is connected to the output of the adder 52, the first inputs of the adders are connected to the output of the nominal clearance sensor, the second inputs of the adders form the coordinate inputs of the force meter, the outputs of the division elements — the outputs of the force meter, inputs vadratorov 51 - current inputs of the meter effort.
Формирователь режимов (фиг.5) содержит восемь сумматоров, причем первые входы сумматоров образуют входы задани режимов формировател , вторые входы сумматоров образуют входы усилий, выходы сумматоров реализуют выходы формировател режимов.The mode generator (FIG. 5) contains eight adders, with the first inputs of the adders forming the inputs of the setting of the modes of the imaging unit, the second inputs of the adders forming the inputs of the forces, the outputs of the adders implementing the outputs of the imaging mode.
Устройство работает следующим образом .The device works as follows.
Пусть ротор находитс в крайнем нижнем положении. При включении устройстваLet the rotor be in the lowest position. When turning on the device
на входы задани регул тора 16 поступ т сигналы от задатчика 20 положени х3 (хлз, хпз, УЛЗ, УПЗ), соответствующие среднему положению ротора, т.е. положению, когда ось вращени ротора совместитс с геометрической осью подшипников. Пропорционально сигналам ошибки регул тор 16 положени сформирует сигналы заданий v3 (v/,X3, УПХЗ. Улуз, Vnys) на входе регул тора скорости, блок 15 формировани типовых динамических свойств которого выставит на входах блока 14 компенсации механических свойств сигналы vR(vnxR,,vnyR и PVR В соответствии с уравнени ми, полученными на основе уравнений движени ротора,The inputs of the setting of the regulator 16 receive signals from the setting unit 20 of the position x3 (hlz, hpz, ULZ, kvz) corresponding to the average position of the rotor, i.e. The position where the axis of rotation of the rotor is aligned with the geometric axis of the bearings. Proportional to the error signals, the 16 position controller will generate the job signals v3 (v /, X3, UPKH. Uluz, Vnys) at the input of the speed controller, the typical dynamic properties forming unit 15 will expose the vR signals (vnxR, at the inputs of the mechanical properties compensation unit 14) vnyR and PVR In accordance with the equations obtained on the basis of the equations of motion of the rotor,
блок 14 компенсации механических свойств сформирует на входе формировател 13 режимов следующие сигналыblock 14 compensation of mechanical properties will form at the input of the imaging unit 13 modes the following signals
fnxa KlPVnx + КгРУлх f Кз(УПу - УЛу) -К4 sin ш t - Ks sin (ш t -f);fnxa KlPVnx + Kgrulkh f Kz (UPU - ULu) -K4 sin w t - Ks sin (w t - f);
fnxa K2Pvnx -f- KiPVflx - Кз (vny - УЛу) -K4 sin ш t + Ks sin( wt-Ј);fnxa K2Pvnx -f-KiPVflx - Kz (vny - ULu) -K4 sin w t + Ks sin (wt-Ј);
Тлуз KlPVny + KaPVny - Кз (Vnx - УЛХ) -K4 COS (I) t - Ks COS ( Ш1-Е) ;Tluz KlPVny + KaPVny - Kz (Vnx - FDA) -K4 COS (I) t - Ks COS (W1-E);
tnys K2Pvny + KlPVfly f Кз (Vnx - Улх) - K4 cos an + Ks cos ( ш t-Ј ),tnys K2Pvny + KlPVfly f Kz (Vnx - Ulh) - K4 cos an + Ks cos (w t-),
где Ki, K2, Кз, К4, Ks - коэффициенты, характеризующие геометрические и инерционные параметры ротора, а также его эксцентриситет;where Ki, K2, Кз, К4, Ks are the coefficients characterizing the geometric and inertial parameters of the rotor, as well as its eccentricity;
е - угол, характеризующий динамический дисбаланс, на входе формировател режимов 13 установ тс сигналы fa (fnxa.e is the angle characterizing the dynamic imbalance; at the input of the mode driver 13, the signals fa (fnxa.
fnxa, fnya. fnya).fnxa, fnya. fnya).
На вход формировател 13 режимов от задатчика 21 режимов установ тс сигналы д3 (длхз, дпхз, 9луз, дпуз). При этом формирователь 13 режимов (фиг.5) в соответствии с матрицей / 00100010 10001000 00-100010To the input of the imaging unit 13 modes from the setting unit 21 modes, the signals d3 are set (for dhhz, dphz, 9luz, dpuz). In this case, the driver 13 modes (figure 5) in accordance with the matrix / 00100010 10001000 00-100010
А 1/2 | -10001000A 1/2 | -10001000
00010001 01000100 000-1000100010001 01000100 000-10001
- 0-1000100 - 0-1000100
сформирует сигналы задани s3 (fsi, fa2, ТзЗ, ... Ьа) на входе регул тора усилий. Блок 12 формировани типовых динамических свойств контура усилий выставит на входах блока 11 компенсации электромагнитных свойств объекта сигналы TR (TRI, fR2, ...fRe), а также сигналы PfR. Далее блок 11 компенсации электромагнитных свойств объекта реализует однотипные функции (фиг.2)will generate the s3 task signals (fsi, fa2, ts3, ... ba) at the input of the force controller. The typical dynamic properties of the force contour unit 12 will expose the signals TR (TRI, fR2, ... fRe) and the signals PfR at the inputs of the block 11 for compensating the electromagnetic properties of the object. Next, the block 11 compensation of the electromagnetic properties of the object implements the same type of function (figure 2)
(Јo-yfl) + K6-, и2(Јо-хл) + Кб,(Јo-yfl) + K6-, and2 (Јo-hl) + Kb,
VTR2VTR2
и3(Јо+Ул) + Кб,I3 (Јо + Ул) + Кб,
т R3t R3
и4(Јо+хл) + КбU5 VW (Јo-yn) + K6u4 (Јо + хл) + КбU5 VW (Јo-yn) + K6
TR5 TR5
и6(Јо-хп) + Кб,u6 (Јо-hp) + Kb,
TR6TR6
(Јo+yn) + K6.(Јo + yn) + K6.
R7 R7
и8(Јо+хп) + КбД:.и8 (Јо + хп) + CBD :.
где Кб - коэффициент, характеризующий конструктивные параметры электромагнита ,where KB is the coefficient characterizing the design parameters of the electromagnet,
и формирует управл ющие напр жени U (Ui, U2, ..., Ue) на входах источников 10 питани , которые, в свою очередь, возбуждают катушки электромагнитов 1-8 токами i (h, 2, ..., 8) таким образом, что усили , развиваемые электромагнитами 1- 8, начинают поднимать ротор, стрем сь установить его в среднее положение.and forms control voltages U (Ui, U2, ..., Ue) at the inputs of the power supply sources 10, which, in turn, excite the coils of electromagnets 1-8 currents i (h, 2, ..., 8) with such In such a way, that the forces developed by electromagnets 1–8 begin to lift the rotor, trying to set it to the middle position.
При этом усили будут нарастать до тех пор, пока измеритель 17 усилий, показанный на фиг.4, по сигналам с датчиков 19 токов и датчиков 9 положений в соответствии с уравнени миIn this case, the forces will increase until the force meter 17, shown in Fig. 4, according to the signals from the current sensors 19 and the 9 position sensors, according to the equations
«,-. 2“, -. 2
(Јо-УлГ (&-Хл) 2(Go-UlG (& -Hl) 2
,2 , 2
f3 f3
з2s2
. f4 . f4
ЦC
(|о+Ул)2 (Јо+Х„)2(| о + Ул) 2 (Јо + Х „) 2
,, ,,
(Јо-уп)2 (4о-хп)(O-up) 2 (4o-hp)
,2 , 2
f о - оf oh oh
1818
(|о + Хл)(| about + Chl)
,2 , 2
5five
5five
00
5five
00
не скомпенсирует сигналы заданий s3 (fis, f23,...,f8a), свед ошибки к нулю. Сигналы ® скорости VR на выходе блока 15 формировани типовых динамических свойств контура скоростей будут нарастать до тех пор, пока скорости движени ротора не станут соответствовать сигналам задани 73.does not compensate for s3 task signals (fis, f23, ..., f8a), reducing errors to zero. Signals ® speeds VR at the output of the formation unit 15 of typical dynamic properties of the velocity contour will increase until the speeds of the rotor movement correspond to the signals of task 73.
Движение ротора закончитс , когда сигналы с датчиков 9 положений х(хл, хп, Ул, Уп) скомпенсируют сигналы х3 задатчика 20 положений, при этом сигналы задани скоростей v3 приблиз тс к нулю, формиро- ватель 13 режимов установит задани , обеспечивающие удержание ротора, а контур 12, 11, 10, 17 усилий сформирует усили , необходимые дл удержани ротора в среднем положении в соответствии с задани ми .The rotor movement will end when the signals from the sensors of 9 x positions (chl, xn, Ul, Up) compensate for the x3 signals of the setting knob of 20 positions, while the speed reference signals v3 approach zero, the driver of 13 modes sets the tasks that ensure the rotor retention, and the contour 12, 11, 10, 17 of the forces will form the forces required to keep the rotor in the middle position in accordance with the tasks.
Благодар введению в устройство автоматического управлени элементов, компенсирующих нелинейности, расширилс линейный диапазон регулировани . Это позволило ввести элементы, обеспечивающие типовые динамические процессы в замкнутой системе автоматического управлени , во всем диапазоне немагнитных зазоров и дл различных режимов работы. Поэтому предлагаемое устройство автоматического управлени обеспечивает более высокое быстродействие, усиливает демпфирование колебательных возмущений, поддерживает оптимальные энергетические режимы в системе во всем диапазоне немагнитных зазоров , т.е. улучшает динамические свойства системы.By introducing elements that compensate for nonlinearities into the automatic control device, the linear adjustment range has been expanded. This made it possible to introduce elements that provide typical dynamic processes in a closed automatic control system, in the whole range of nonmagnetic gaps and for various operating modes. Therefore, the proposed automatic control device provides a higher speed, enhances the damping of oscillatory disturbances, and maintains optimal energy regimes in the system throughout the entire range of nonmagnetic gaps, i.e. improves the dynamic properties of the system.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU904833505A SU1739100A1 (en) | 1990-03-11 | 1990-03-11 | Speed rotor spatial attitude automatic control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU904833505A SU1739100A1 (en) | 1990-03-11 | 1990-03-11 | Speed rotor spatial attitude automatic control device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1739100A1 true SU1739100A1 (en) | 1992-06-07 |
Family
ID=21517733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU904833505A SU1739100A1 (en) | 1990-03-11 | 1990-03-11 | Speed rotor spatial attitude automatic control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1739100A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2504701C2 (en) * | 2009-05-27 | 2014-01-20 | Сименс Акциенгезелльшафт | Machine and method for control of state of safety bearing of machine |
| RU2574296C2 (en) * | 2010-05-21 | 2016-02-10 | Сименс Индастри, Инк. | System of bearings of asynchronous electrical machine |
-
1990
- 1990-03-11 SU SU904833505A patent/SU1739100A1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Патент JP №61-211521, кл. F 16 С 32/04, 1986. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2504701C2 (en) * | 2009-05-27 | 2014-01-20 | Сименс Акциенгезелльшафт | Machine and method for control of state of safety bearing of machine |
| US9279735B2 (en) | 2009-05-27 | 2016-03-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Machine and method for monitoring the state of a safety bearing of a machine |
| US10110088B2 (en) | 2009-05-27 | 2018-10-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Machine and method for monitoring the state of a safety bearing of a machine |
| RU2574296C2 (en) * | 2010-05-21 | 2016-02-10 | Сименс Индастри, Инк. | System of bearings of asynchronous electrical machine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108490777B (en) | Magnetic suspension rotor harmonic vibration force suppression method based on improved odd-order repetitive control | |
| CN107870568A (en) | A kind of magnetic suspension rotor method for inhibiting harmonic current based on second order bimodulus Repetitive controller | |
| EP1120698A1 (en) | Position controller | |
| CN108106611A (en) | A kind of magnetic suspension rotor method for inhibiting harmonic current based on the control of multiple phase shift quasi-resonance | |
| CN104965482A (en) | Servo controller for reducing interference between axes in machining | |
| US11340578B2 (en) | Machine control system, machine controller, and vibration suppression command generation method | |
| CN114326409A (en) | Magnetic suspension rotor direct vibration force suppression method based on double-channel harmonic reconstruction | |
| Erkorkmaz et al. | High speed contouring control algorithm for CNC machine tools | |
| SU1739100A1 (en) | Speed rotor spatial attitude automatic control device | |
| Singhose et al. | Double-pendulum gantry crane dynamics and control | |
| Krishnamurthy et al. | Control design and implementation for sawyer motors used in manufacturing systems | |
| Hori | Robust motion control based on a two-degrees-of-freedom servosystem | |
| Chang et al. | An evaluation of several controller synthesis methodologies using a rotating flexible beam as a test bed | |
| Krishnamurthy et al. | Control design implementation for Sawyer motors used in manufacturing systems | |
| Singhose et al. | Command generation using specified-negative-amplitude input shapers | |
| US20050143847A1 (en) | Method and device for controlling a movement of a movable machine element of a machine tool or production machine | |
| Wedig | Lyapunov exponents and rotation numbers in rotor-and vehicle dynamics | |
| Alhazza | Experimental and numerical validation on a continuous modulated wave-form command shaping control considering the effect of hoisting | |
| Ramos et al. | Nonlinear regulation of a seesaw inverted pendulum | |
| EP0605909B1 (en) | Controller | |
| JP2015033997A (en) | Underwater navigation body, and control device and control method thereof | |
| SU1437884A2 (en) | Device for simulating the static and dynamic characteristics of coordinate-grinding machine drive | |
| Alhazza et al. | A Multimode Wave-Form Command Shaping Control Applied on Double Pendulum | |
| Insperger et al. | Stability improvements of robot control by periodic variation of the gain parameters | |
| Lachin et al. | Synthesis of robust automatic control system of electromagnetic bearings |