Система управления электромагнитным подвесом

 

Изобретение относится к приборостроению и станкостроению и может найти применение при управлении положением ротора в активных электромагнитных опорах . Цель изобретения - упрощение системы при сохранении ее высоких динамических качеств и повышение ее надежности . Система содержит датчик и задатчик положения, регулирующий блок с ПИД-законом регулирования 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 возведения в третью степень, блоком извлечения корня, широтно-импульсным усилителем мощности и исполнительным механизмом (электромагнитом), который воздействует на объект управления. Положение объекта определяется датчиком. Датчик вырабатывает сигнал, пропорциональный смещению объекта от положения равновесия, который через регулирующий блок, каналы линеаризации воздействует на объект и возвращает его в исходное состояние , Источник опорного сигнала задает значение исходного зазора между объектом и исполнительными механизмами. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

68Е063@6 фДЩТКР-Е.";н.Ч

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ;,дД ь (21) 4396062/24 (22) 21.03,88 (46) 28.02,91. Бюл. Гч 8 (71) Специальное конструкторское бюро экспериментального аэрокосмического приборостроения и Ташкентский политехнический институт им. А.P.Áèðóíè (72) В.М.Ласкин и В.П,Смирнов (53) 62 — 50(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1180573, кл, F 16 С 32/04, 1984, Осокоин Ю.А. и др, Теория и применение электромагнитных подвесов. M.: Машиностроение, 1980, с. 268.

Заявка ФPГ hh 3208133, кл, F 16 С 32/04, опублик. 1985, (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ПОДВЕСОМ (57) Изобретение относится к приборостроению и станкостроению и может найти применение при управлении положением ротора в активных электромагнитных опорах, Цель изобретения — упрощение системы при сохранении ее высоких

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

Цель изобретения — упрощение системы и повышение ее надежности, На фиг. 1 представлена блок-схема системы; на фиг. 2- конструктивная схема электромагнитного подвеса, Система (фиг, 1) содержит датчик 1 положения, регулирующий блок 2, первый и второй сумматоры 3 и 4, источник 5 опорно„„ 4 „„1631514 А1 (st)s G 05 В 11/01, F 16 С 32/04 динамических качеств и повышение ее надежности. Система содержит датчик и задатчик положения, регулирующий блок с

ПИД-законом регулирования 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 возведения в третью степень, блоком извлечения корня, широтно-импульсным усилителем мощности и исполнительным механизмом (электромагнитом), который воздействует на объект управления. Положение обьекта определяется датчиком.

Датчик вырабатывает сигнал, пропорцио- . Б нальный смещению объекта от положения равновесия, который через регулирующий блок, каналы линеаризации воздействует на объект и возвращает его в исходное состояние, Источник опорного сигнала задает значение исходного зазора между объектом и исполнительными механизмами. 2 ил. го сигнала, первый и второй умножители 6 и

7, первый и второй усилители 8 и 9 мощности, первый и второй исполнительные механизмм 10 и 1.1, объект 12 упраепения, 1ня задатчик 13, первый и второй блоки И и 15 извлечения корня.

На фиг. 2 обозначено, обмотки 16, 17 исполнительных механизмов; i>, !г — токи первого и второго исполнйтельных механизмов 10 и 11; F1. Fz — силы взаимодействия исполнительных механизмов 10 и 11 и объекта 12 управления; 6> и д2 — зазоры между исполнительными механизмами 10 и

1631514

11 и объектом 12 управления; Л F — результирующая сила; е — смещение объекта 12 управления относительно положения равновесия, Объектом 12 управления является подвешиваемое тело, а исполнительными механизмами 10 и 11 — электромагниты. В качестве усилителей мощности применяются широтно-импульсные усилители — модуляторы.

Специфика рассматриваемого управления электромагнитным подвесом тела (фиг.

2) состоит в том, что объект 12 управления— подвешиваемое тело — располагается между верхним и нижним (правым и левым) исполнительными механизмами 10 и 11— электромагнитами, и результирующая сила

Л F, определяющая движение (положение) тела, формируется в каждый момент времени как разность Л F = F> — F2 сил двух электромагнитов, расположенных на одной оси, Каждая из этих сил воздействует на подвешиваемое тело по известному закону:

F= KF i /дг; (1) д =д, +.е. где д — зазор между электромагнитом и телом; е — смещение тела относительно положения равновесия; д, — исходный зазор.

Как видно из (1), статическая характеристика связи F = т(д) существенно нелинейна, и для улучшения динамических качеств системы подвеса в нее необходимо ввести нелинейную коррекцию.

Из указанной специфики управления подвесом с помощью двух электромагнитов по одной оси вытекает необходимость линеаризации характеристики (1) для каждого электромагнита, поэтому введены отдельные нелинейные корректирующие устройства и исполнительные механизмы. Как видно из изложенного, рассматриваемая система поддерживает подвешиваемое тело в положении 0 (фиг, 1), т,е. является следящей с нулевым сигналом задания, формируемым на выходе задатчика 13.

Регулирующий блок 2 является звеном последовательной коррекции динамической характеристики системы, в котором реализован, например, ПИД-закон регулирования.

Первый сумматор 3, первый умножитель 6 и первый блок 14 извлечения корня, а также второй сумматор 4, второй умножи"тель 7 и второй блок 15 извлечения корня совместно с источником 5 опорного сигнала являются звеньями последовательной нелинейной коррекции статической хэрактери5

55 стики объекта 12 управления, Корректируемой нелинейной характеристикой объекта, 12 управления является указанная зависимость (1) электромагнитной силы Л Е от зазора между электромагнитом и подвешиваемым телом, характерная для каждой силы Fi и F2 (фиг. 2). Выходы исполнительных механизмов 10 и 11 являются этими силами. Сила Л F формируется в объекте 12 управления.

Система работает следующим образом.

Задатчик 13 формирует сигнал задания по положению, например в частном случае. нулевой. Датчик 1 положения формирует сигнал, пропорциональный смещению объекта 12 управления от положения равновесия. Выходные сигналы задатчика 13 и датчика 1 положения поступают на входы регулирующего блока 2, в котором они сравниваются, а результат сравнения преобразуется в соответствии с законом регулирования, реализованным в нем, Выходной сигнал регулирующего блока

2 суммируется в первом сумматоре 3 и вычитается во втором сумматоре 4 со своим знаком из выходного сигнала источника 5 опорного сигнала.

Выходной сигнал источника опорного сигнала устанавливается пропорциональным исходному зазору д, между исполнительным механизмом 10 (или 11) и положением равновесия (фиг. 2).

На выходах первого и второго сумматоров 3 и 4 формируются сигналы, пропорциональные истинным зазорам д1, дг:

U = K> д;, (2) где д1 (дг) — истинные зазоры между объектом 12 управления и исполнительными механизмами 10 (или 11); к1 — коэффициент, учитывающий статический коэффициент усиления датчика 1 положения, регулирующего блока 2 и сумматора 3 (или сумматора 4). о

Далее эти сигналы поступают на входы умножителей 6 и 7 и с их выходов на входы блоков 14 и 15 извлечения корня, на выходах которых имеем

u2= К2 (3) где Кг = K ä

3/2

Следовательно, сигнал тока в обмотках

16 и 17 исполнительных механизмов 10 и 11 имеет вид

= Кз Дз/2 (4) где Кз= Кг Ку, Ку — коэффициент усиления усилителей

8 и 9 мощности.

Подставив значение тока из (4) в известное выражение для вычисления силы взаи1631514 модействия электромагнита и ферромагнитного тела, получим

;г

F= KF (5)

5 где KF — коэффициент, определяемый конструктивными параметрами электромагнита исполнительного механизма 10 (или 11), После подстановки получим

F = K4 д. (6) 10 где A - Кг . Кз .

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

Данное техническое решение позволяет упростить систему, сократить количество связей путем исключения блоков умножения и вычислителя зазоров, сохранить высокие динамические качества, повысить надежность системы в целом.

Формула изобретения

Система управления электромагнитным подвесом, содержащая последовательно 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 управления, соединенный первым и вторым входами с выходами первого и второго исполнительных механизмов, а выходом — с входом датчика положения, подключенного выходом к первому входу регулирующего блока. соединенного вторым входом с выходом задатчика, 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 извлечения корня, выходы которых подключены к первым входам умножителей, отличающаяся тем,что,с целью упрощения системы и повышения надежности, вторые входы умножителей соединены с выходами соответствующих сумматоров.

1631514

3Н ОУВ НО О

mme

Составитель Г,Нефедова

Редактор М,Петрова Техред М.Моргентал КоРРектоР М.шароши

Заказ 545 Тираж 474 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101