Система управления электромагнитным подвесом

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 163 14 А 05 В 11/01, Р 16 С 32/04 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ЮКЮЗЫ ПА 1 ВТКР- ТБ:.ЧОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКО ВИДЕТЕЛ ЬСТВУ ние систесхема сисхема элекатчик 1 по, первый ик 5 опорно(21) 4396062/24(71) Специальное конструкторское бюроэкспериментального аэрокосмическогоприборостроения и Ташкентский политехнический институт им, А,Р.Бируни(56) Авторское свидетельство СССРМ 1180573, кл, Р 16 С 32/04, 1984,Осокоин Ю.А. и др, Теория и применение электромагнитных подвесов. М.: Машиностроение, 1980, с. 268.3 а я вка Ф Р Г ЬЬ 3208133,кл, Г 16 С 32/04, опублик. 1985,(54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ПОДВЕСОМ(57) Изобретение относится к приборостроению и станкостроению и может найти применение при управлении положениемротора в активных электромагнитных опорах, Цель изобретения - упрощение системы при сохранении ее высоких Изобретение относится к приборостронию и станкостроению и может найти приенение при управлении положением отора в активных электромагнитных опоЦель изобретения - упрощ мы и повышение ее надежностиНа фиг. 1 представлена блок темы; на фиг. 2- конструктивная тромагнитного подвеса,Система (фиг, 1) содержит д ложения, регулирующий блок 2 второй сумматоры 3 и 4, источни 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 опорногосигнала. 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.(Ь го 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 управления, задатчик 13, первый и второй блоки И и 15 извлечения корня.На фиг. 2 обозначено, обмотки 16, 17 исполнительных механизмов;11, 2 - токи первого и второго исполнйтельных механизмов 10 и 11; Е 1. Г 2 - силы взаимодействия исполнительных механизмов 10 и 11 и объекта 12 управления; 01 и д 2 - зазоры между исполнительными механизмами 10 и11 и объектом 12 управления; Л Е - результирующая сила; е - смещение объекта 12 управления относительно положения равновесия,Объектом 12 управления является подвешивэемое 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 Е, определяющая движение (положение) тела, формируется в каждый момент времени как разность Л Е = Е 1 - Е 2 сил двух электромагнитов, расположенных на одной оси, Каждая из этих сил воздействует на подвешиваемое тело по известному закону:Е= Кр 1 /д 2; (1)о=до - е,где д - зазор между электромагнитом и телом;е - смещение тела относительно положения равновесия;д, - исходный зазор.Как видно из(1), статическая характеристика связи Е = 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 положении0 (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 хэрактери 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 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 Е 1 и Е 2 (фиг. 2). Выходы исполнительных механизмов 10 и 11 являются этими силами, Сила Л Е 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 задэтчика 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 д 1, д 2:О = К 1 д;, (2) где д 1 (д 2) - истинные зазоры между объектом 12 управления и исполнительными механизмами 10 (или 11);К 1 - коэффициент, учитывающий статический коэффициент усиления датчика 1 положения, регулирующего блока 2 и сумматора 3 (или сумматора 4).оДалее эти сигналы поступают на входы умножителей 6 и 7 и с их выходов на входы блоков 14 и 15 извлечения корня, на выходах которых имеем02= К 2 д (3) где К 2= К 1 д3/2Следовательно, сигнал тока в обмотках 16 и 17 исполнительных механизмов 10 и 11 имеет вид 1:кз дз/2 (4) где Кз= К 2 Ку,Ку - коэффициент усиления усилителей 8 и 9 мощности,Подставив значение тока из (4) в известное выражение для вычисления силы взаи;гР=Кр (5)5 где Кр - коэффициент, определяемый конструктивными параметрами электромагнита исполнительного механизма 10 (или 11),После подстановки получимг = К 4д. (6) 10 где К 4 - КгКзАнализируя 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 и з обре те н и яСистема 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..Шароши Редактор М,Петрова рект акаэ 545 Тираж 474 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва. Ж, Раушская наб., 4/5 КНТ ССС Производственно ельский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 ставитель Г,Нефедовхред М.Моргентал Ею 8иихф