DE3323344C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung der Größe des Luftspaltes zwischen dem Tragmagneten und einer den magnetischen Rückschluß bildenden Trasse bei Magnetsystemen gemäß den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Der Schwebevorgang mittels elektrischer Zugmagnete zur berührungslosen Stützung von Körpern und insbesondere Fahrzeugen bedarf einer regelungstechnischen Stabilisierung. Dies bedeutet, vereinfacht ausgedrückt, daß im Regelkreis Signale über den Schwebezustand des Magneten zugeführt werden, die dieser in Befehle zur Aussteuerung eines Verstärkers umsetzt, der seinerseits den Strom der Magnetspule aussteuert. Diese Aussteuerung erfolgt so, daß eine Strom- und damit eine Kraftvergrößerung erfolgt, wenn der Spalt sich vergrößert und umgekehrt. Die Stützung eines Fahrzeuges wird über eine größere Zahl individuell geregelter Magnete vorgenommen. Durch die vielteilige Stützung kann ein gutes Folgeverhalten der Magnete und damit eine gute Übereinstimmung mit den Besonderheiten der Fahrbahn und schließlich ein kleinerer mittlerer Tragspalt erreicht werden. Dies wiederum ist für die Dimensionierung der Magnete von Bedeutung und erleichtert die Erzielung einer hohen dynamischen Regelgüte. Die Einzelmagnetregelung erfordert die mechanische Einstellbarkeit (Führung) jedes einzelnen Magneten gegenüber dem Fahrzeugkörper, wenn die Stützung nicht mechanisch überbestimmt sein soll. Zur Erzielung eines ausreichenden Federungskomforts (kleine Beschleunigung auf den Fahrgast) wird eine mechanisch weiche Sekundärfederung mit relativ großem Federweg zwischen einem sogenannten Schwebegestell und dem Fahrzeugkasten angeordnet. Die Kopplungselemente zwischen Magneten und Schwegegestell in der Form von Federn und Dämpfer sind im Verhältnis zur Sekundärfeder steifer und lassen nur relativ kleine Bewegungen gegenüber dem Schwebegestell (ähnlich wie bei den Radsatzfedern der rollenden Bahn) im Bereich von 1 ÷ 2 cm zu.

Die Problematik der Schweberegelung ist sowohl eine Problematik der Messung der schwebetechnisch wichtigen Größen als auch eine Frage der geeigneten Verarbeitung dieser Signale im Regler. Ersteres muß ausreichend genau sein und soll alle für den Regler notwendigen Größen vollständig erfassen. Nur bei Einhaltung dieser Forderungen kann durch den Regler die Stabilität im Hinblick auf alle denkbaren Störeinflüsse gewährleistet werden. Das Regelungskonzept hängt wesentlich von den zur Verfügung stehenden Meßgrößen ab. Die bislang verfolgten Konzepte gehen vorwiegend von einer Stabilisierung mit Hilfe einer Zustandsregelung des Schwebemagneten aus. Als für den Schwebezustand wichtige Größen werden der Luftspalt zwischen Tragmagnet und Trasse die Schwebespaltgeschwindigkeit und die Beschleunigung (in absoluten Koordinaten) meßtechnisch ermittelt und im Regler zu einem Aussteuerungsbefehl für die Verstärkerstufe (und damit zur Stellung des Spulenstromes) verarbeitet.

Einer direkten Messung zugänglich sind dabei der Luftspalt, der mit einem Spaltsensor z. B. basierend auf der Messung der Ausbreitungseigenschaft eines hochfrequenten elektromagnetischen Feldes ermittelt wird, und die Beschleunigung des Magneten, die über einen Beschleunigungsmesser bestimmt wird.

Die für die Realisierung der Dämpfung im Regler wichtige Schwebespaltgeschwindigkeit wird über eine Nachbildung des Schwebevorganges, d. h. über ein Prozeßmodell (Beobachterschaltung) unter Benutzung der Beschleunigung bestimmt, da die Differentiation des Spaltsignals mit analogen Bauelementen zu größeren Fehlern führt. Es zeigt sich allerdings, daß die Anwendung einer Beobachterschaltung insofern an Grenzen stößt, als die Erfassung der komplexen Struktur der Regelstrecke zu Problemen führt. Der Arbeitsbereich zufriedenstellender Genauigkeit ist für Regelungen dieser Art begrenzt. Um z. B. die elastischen Eigenschaften der Fahrbahn mit zu erfassen und eine Systemdämpfung zu realisieren, ist es notwendig, die vollständige Bewegungsbeschreibung in Bezug zur Fahrbahn einschließlich der zweiten Ableitung des Luftspaltsignals mit in die Regelung einzubeziehen. Es erscheint aber auch zweckmäßig, die Stabilisierung nicht ausschließlich nach dem auf die Fahrbahnkoordinate bezogenen Schwebeverhalten auszurichten, wenn eine dynamisch hochwertige Regelung für einen hohen Fahrkomfort angestrebt wird. So ist z. B. zur Stabilisierung nach (Kraft-)Störungen, die vom Fahrzeugkörper oder Schwebegestell auf den Magneten übertragen werden, die absolut gemessene Beschleunigung ein wichtiger (Kraft-)Indikator zur Ableitung von Reglerbefehlen.

Ebenso ist die Kenntnis der Beschleunigung der vertikalen Komponente zur Sicherstellung eines ausreichend schwingungsarmen Schwebeverhaltens der Fahrzeugzelle von einer gewissen Bedeutung. Hier kann z. B. eine frequenzabhängige Begrenzung der Vertikalamplitude durch die Komfortbedingung aufgestellt werden.

Die Funktion des Reglers sollte dann darin bestehen, die Stabilisierung adaptiv z. B. durch Veränderung des Luftspaltsollwerts und gegebenenfalls anderer Regelparameter, z. B. durch geändertes Folgeverhalten gegenüber der Fahrbahn, den bestehenden Bedingungen anzupassen. Es erscheint für dieses Beispiel auch möglich, sich zusätzlich einer meßtechnischen Komforterfassung in der Fahrgastzelle zu bedienen.

Hieraus läßt sich folgern, daß sich dynamisch hochwertige Schweberegelungen insbesondere beim Bahnbetrieb dadurch realisieren lassen, daß die meßtechnische Erfassung von vier vertikalen mechanischen Größen, drei fahrbahnbezogenen Bewegungsgrößen Luftspalt, Schwebespaltgeschwindigkeit, Schwebespaltbeschleunigung und die Beschleunigung in absoluten Koordinaten ermöglicht wird.

Die Erfahrung mit herkömmlichen Sensiertechniken zeigt, daß Schwierigkeiten bei der Verwendung der Schwebespaltgeschwindigkeit aus Beobachternetzwerken oder durch Differentiation mit Hilfe analoger Techniken bestehen. Es ist weiterhin unerwünscht, den Luftspalt über ein verhältnismäßig teueres, mechanisch und elektrisch empfindliches Meßglied zu ermitteln, das verhältnismäßig große Anforderungen an die Auswertelektronik stellt und räumlich am Magnet schwer unterzubringen ist. Auch der Beschleunigungsmesser zur Erfassung der Beschleunigung in Absolutkoordinaten ist ein normalerweise empfindliches Meßgerät. Es basiert auf dem Drehspulprinzip und erweist sich vielfach als störanfällig und teuer; seine Vermeidung erscheint höchst wünschenswert. Von diesen Meßgliedern wird bei einem Schwebefahrzeug jeweils eine große Anzahl benötigt.

Es ist z. B. aus DE-OS 32 37 843 bekannt, daß eine Spaltermittlung, d. h. eine Bestimmung der Spaltgröße aus der Messung von magnetischem Fluß bzw. magnetischer Induktion und dem Spulenstrom, von dem dieses Feld hervorgerufen wird, erfolgen kann. Weiterhin ist bekannt, daß auch die Luftspaltkraft, die dem Quadrat der Induktion proportional ist, daraus oder indirekt ermittelt werden kann. Die Herleitung der Schwebespaltgeschwindigkeit ist aus dem indirekt gewonnenen Meßsignal für den magnetischen Fluß eines Sensor-Magnetkreises mit Permanenterregung am Luftspalt erreicht worden. Nachteilig erscheint hierbei der Raumbedarf und die nicht problemlose Unterbringung des im Volumen nicht sehr kleinen Sensors im Bereich des Tragmagneten, dessen Lage zu sensieren ist. Es gibt darüber hinaus Vorschläge, die Luftspaltkraft in den Regelkreis mit einzubeziehen, wobei offenbar angenommen wurde, damit eine Ermittlung der Beschleunigung umgehen zu können. Es zeigt sich jedoch, daß eine am Magnet angreifende Komponente der resultierenden Kraft kein Ersatz für die vom Regler benötigte Beschleunigung, die aus der resultierenden Kraft gebildet wird, sein kann.

Keiner der bisher bekannten, realisierbaren Vorschläge geht jedoch soweit, daß eine Ermittlung der vier genannten Zustandsgrößen durch ausschließlich indirekte (elektrische und magnetische) Messungen vorgenommen würde. Sofern vier Bewegungsgrößen verwertet sind, werden zwei davon durch eine direkte Messung ermittelt. Die Schwebespaltgeschwindigkeit wird normalerweise mit Unzulänglichkeiten in nachgebildeter Form verwendet. Um Beeinträchtigungen des Meßobjekts und der Tragkraft am Luftspalt durch einen zusätzlichen Meßwertaufnehmer zu vermeiden, wird in der vorliegenden Anmeldung die Heranziehung der Signale des Tragmagneten selbst bevorzugt. Beeinträchtigungen der Tragkraft durch einen besonderen Meßwertaufnehmer lassen sich somit vermeiden.

Im Hinblick auf die Weiterentwickung der Magnetschwebetechnik erscheint es notwendig, die Ansprüche an die Meßglieder hinsichtlich Empfindlichkeit und Komplexität zu verringern und auch die Kosten für Regler und Meßeinrichtung zu reduzieren. Die Entwicklung und Anwendung verbesserter und anpassungsfähigerer Reglerkonzepte wird durch eine Bereitstellung von 4 Bewegungsgrößen begünstigt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die direkte Ermittlung der Spalt- und Beschleunigungssignale zu umgehen, um so die meßtechnische Voraussetzung für die Schweberegelung zu vereinfachen sowie sicherer und kostengünstiger zu gestalten.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Lösung dieser Aufgabe setzt ein leistungsfähiges elektronisches Rechnersystem z. B. in der Form von Mikroprozessoren voraus. Diese Voraussetzung ist deshalb wichtig, weil aus den Meßwerten wie z. B. Strom und Feldintensität das mechanische Maß für die Größe des Luftspaltes durch Rechnung ermittelt werden muß. Da die Regelung mit möglichst exakten Istwerten zu versorgen ist, darf die Berechnung der mechanischen Meßdaten nur einen Bruchteil der Ausregelzeit betragen. Dies darf beim heutigen Stand der Mikroprozessortechnik z. B. bei Verwendung von 16 Bit-Rechnern als gegeben angesehen werden. So haben die praktischen Erfahrungen gezeigt, daß es möglich ist, mit einer sehr hohen Genauigkeit den Luftspalt durch elektrische und magnetische Meßgrößen zu erfassen, wobei die analogen Größen digital abzutasten, im Rechner zu verarbeiten und dann an den Regler weiterzugeben sind.

Wie gezeigt werden konnte, ist es ebenfalls möglich, mit zufriedenstellender Genauigkeit die Ableitung der Länge des Luftspaltes aus elektrischen Signalen und der zusätzlichen Verwendung des berechneten Abstandes im Prozeßrechner zu bestimmen und so eine Beobachterschaltung zu umgehen. Ähnliches gilt für die zweite Ableitung der Länge des Luftspalts.

Die zur Schwebestabilisierung wichtige absolute Beschleunigung kann ebenfalls über die Auswertung von elektrischen und magnetischen Meßdaten, also aus einer indirekten Messung einfacher Art mit hoher Genauigkeit ermittelt werden. Es ist hierzu notwendig, alle am Magneten angreifenden Kräfte in vertikaler Richtung zu ermitteln. Dies kann, wie noch gezeigt werden wird, auf die rechnerische Auswertung von Meßdaten zurückgeführt werden. Wird die resultierende Kraft durch die Masse des Magneten dividiert, kann die Beschleunigung rechnerisch ermittelt werden.

Wie Fig. 1 schematisch zeigt, ist damit für das Fahrzeug ein dreistufiges Feder-Masse-System mit der magnetischen Stützung als erster Federebene gegeben. Der dem Magnetfeld zugeordnete Spalt (in vertikaler Richtung) wird mit s₁ bezeichnet. Die mechanisch elastische Ankopplung der Magnete an das Schwebegestell bedingt dort den variablen Spalt s₂ bzw. den Federweg s₂-s₂₀. Schließlich wird durch die Sekundärfederung ein Federweg s₃-s₃₀ zwischen Gestell und Fahrzeugkörper beobachtet. Die Abstimmung von Federeigenschaften (und Dämpfer) und die Aufteilung der Massenanteile m₁, m₂ und m₃ ist für die Erzielung einer hohen Schwebegüte der Fahrgastzelle von Bedeutung. Die Berücksichtigung der in Fig. 1 nicht vollständig erfaßten Fahrzeuggliederung in Längs- und Querrichtung führt zwar zu einer schwingungstechnisch noch komplexeren Beschreibung, jedoch nicht zu prinzipiell anderen Betrachtungen.

Mit Fig. 2 ergibt sich daraus das folgende einfache Konzept für die Bestimmung der vier mechanischen Schwebegrößen. Die analoge Erfassung von Magnetstrom, Meßspulenspannung und magnetischer Induktion wird in einem einfachen primären Sensorsystem vorgenommen. Die Erfassung von Strom, Spannung und magnetischer Induktion kann bei ausreichender Genauigkeit durch Anwendung handelsüblicher Strom- und Spannungsmeßstellen sowie durch Hallsonden erfolgen. Nach Umwandlung der analogen Signale in digitale Impulse werden diese dem Prozeßrechner zur Ermittlung der vier mechanischen Schwebegrößen zugeführt. Letztere dienen dem Regler als Istwerte zur Ermittlung des die Aussteuerung im Endverstärker bewirkenden Steuersignals.

Durch die Rückführung der Messung auf die Sensierung von gewöhnlichen elektrischen Größen wie Strom und Spannung sowie die einfache Ermittlung einer Induktion wird die meßtechnische Aufgabe im Vergleich zu einer Hochfrequenz-Wegmessung und der Messung einer Beschleunigung mit Hilfe des hochempfindlichen Drehspulsystems erheblich vereinfacht. Das Verfahren ist weniger störanfällig und mit reduzierten Kosten ausführbar. Die rechnerischen Voraussetzungen sind durch die heute verfügbaren Mikrocomputer erfüllt. Die algebraischen Verknüpfungen zur Ermittlung der Bewegungsgrößen werden nachfolgend noch erläutert. Wie in Fig. 2 gezeigt, hat vor dem Eingang zum Rechner die Wandlung der analogen Signale in digitaler Impulse, die sogenannte AD-Wandlung zu erfolgen. Die Abtastung der Analogsignale und die nachgeschaltete Verarbeitung im Rechner erfolgen mit hoher Geschwindigkeit, so daß durch die beiden Operationen keine Beeinträchtigung der Regelung entsteht.

Die Ermittlung der schwebetechnischen Größen vollzieht sich damit in drei Stufen, die in Fig. 2 schematisch durch M, W und R 1 bezeichnet sind. Wenn, wie in Fig. 2 schematisch angedeutet, die digitalen Impulse für die Meßwerte ohne Rückverwandlung in analoge Signale direkt im Prozeßrechner zur Ermittlung des Reglersignals verarbeitet werden, ergibt sich ein weiterer Vorteil des beschriebenen Konzepts. Die Zahl der notwendigen Signalwandlungsstufen kann hierdurch besonders klein gehalten werden; da die Endverstärkung normalerweise in einem Spannungssteller vorgenommen wird, der selbst als digital-arbeitendes Gerät konzipiert ist, bedarf es auch beim Ausgangssignal des Reglers keiner Digital-Analog-Umwandlung. Zu einer einfachen Erfassung der primären Meßsignale kommt somit eine gerätetechnisch anspruchslose Signalverarbeitung bis hin zum Spannungssteller. Für manche Anwendungsfälle erscheint es möglich, daß die beiden Prozeßrechner R 1 und R 2 ein- und demselben Rechnersystem angehören bzw. daß die rechnerischen Operationen vom gleichen Rechner ausgeführt werden. Dies kann zu weiteren Vereinfachungen führen. Es sei ergänzend festgestellt, daß zur vollen Nutzung der durch die berührungslose Tragtechnik gegebenen Möglichkeiten auch die Anwendung der adaptiven Rgelung gehört. Es kann z. B. der Spalt bei kleiner Fahrgeschwindigkeit aufgrund des günstigeren dynamischen Verhaltens auf einen kleineren Sollwert geregelt werden. Bei hohen Geschwindigkeiten erscheint es sinnvoll, die Sicherstellung des Fahrkomforts durch eine Begrenzung der auf den Magneten wirkenden maximalen Bescheunigung zu überwachen oder zusätzliche Meßsignalen über das Schwingungsverhalten der dem Tragmagnet nachgeschalteten Massen heranzuziehen. Es erscheint weiter nützlich, die Stabilisierung des Schwebeverhaltens bei Fahrzeug-Tragmagneten mit Hilfe der vorausgewonnenen Informationen über den Verlauf des Fahrwegs zu beschleunigen. Durch die Informationsaufbereitung mit Hilfe von Rechnern und einer Kopplung einzelner dezentraler Rechnereinheiten kann auch eine Wertung der Signale nach übergeordneten Gesichtspunkten bzw. eine kombinierte Anwendung an mehreren Stellen des Fahrzeuges empfehlenswert sein. Das beschriebene Verfahren läßt sich auf diesen erweiterten Problemkreis anwenden. Weit mehr als bei den bisher bekannt gewordenen Techniken ist damit eine Grundlage für die Abdeckung aller Anforderungen der praktischen Anwendung gegeben. Die Berechnung des Abstandes zwischen Luftspalt und Tragmagnet s₁ aus Meßgrößen elektrischer und magnetischer Art ergibt sich bekanntlich aus dem Zusammenhang zwischen magnetischem Fluß und elektrischen Strom. Mit B₁ und dem Spulenstrom i₁, der in der Erregerspule fließt, kann der mechanische Spalt aus folgender Gleichung berechnet werden:

Hierbei ist a₁ eine vom Magnet abhängige Konstante und der Ausdruck a₂ · B₁ a₃+1 stellt den von der Sättigung abhängigen fiktiven Luftspaltanteil dar. Der Exponent a₃+1<1 in diesem Ausdruck deutet an, daß als Einfluß des Eisens ein nichtlinearer Zusammenhang zur Induktion besteht.

Der Abstand s₁ kann somit aus den Meßgrößen i₁ und B₁ rechnerisch ermittelt werden.

Die erste Ableitung des Abstandes zwischen Tragmagnet und Trasse nach der Zeit stellt die Schwebespaltgeschwindigkeit dar und errechnet sich durch eine entsprechende Ableitung aus Gleichung 1 zu

Wird der Stromwert i₁ (t) in Abhängigkeit von der Zeit meßtechnisch erfaßbar angenommen, so kann die zeitliche Ableitung 1D ] ₁ aus den Meßwerten z. B. als Differenzenquotient rechnerisch angenähert werden. Ebenfalls möglich ist die Zuhilfenahme eines Speichers für die Berechnung der Ableitung des Stromes, die vom jeweiligen Betriebspunkt abhängig ist.

Die zeitliche Anleitung der magnetischen Induktion ₁ kann grundsätzlich als Differenzenquotient berechnet werden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, durch eine Meßspule, die um einen bestimmten Bereich des Magnetpols am Luftspalt angeordnet wird, die dort auftretende Spannung zu messen. Bei kleinem Meßstrom entspricht die von der Flußänderng in der Meßspule hervorgerufene Klemmenspannung U₁ (t) der induzierten Spannung, die direkt ₁ proportional ist. ₁ wird im folgenden als eine meßtechnisch direkt erfaßbare Größe angesehen. Weiter ist in Gleichung (2) der nach Gleichung (1) ermittelte Abstand s₁ und die Induktion B₁ B₁ zu verwerten.

Wie Gleichung (2) zeigt, ist die rechnerische Ermittlung von 1D ] ₁ nur insoweit über rein meßtechnisch bestimmte Größen möglich, als B₁ und ₁ betroffen sind; die Größe 1D ] ₁ muß aus i₁ durch Differentiation ermittelt werden.

Bei genügend hochfrequenter Abtastung der analog gemessenen Größen und ausreichend schneller rechnerischen Ermittlung kann 1D ] ₁ als Differenzenquotient aus den Rechenwerten für s₁ zu zwei gegebenen Zeitpunkten ohne den Umweg über die Gleichung (2) direkt berechnet werden.

Berechnet man aus den analog gemessenen Größen, so werden B₁, ₁, sowie i₁, 1D ] ₁ und benötigt. Die verhältnismäßig umfangreiche Rechenoperation erfordert einen größeren Aufwand. Noch stärker als im Falle der Gleichung (2) empfiehlt sich zur Ermittlung von s₁ die Heranziehung entsprechender Differenzenquotienten, in die s₁ und s₁ als bekannte Größen eingehen.

Es soll jedoch festgehalten werden, daß s₁, 1D ] ₁, und mit Hilfe direkt und analog gemessener elektrischer und magnetischer Größen und mit Hilfe der rechnerischen Möglichkeiten schneller Prozeßrechner mit ausreichend kleiner Zykluszeit bestimmbar sind. Die wichtige Größe der Vertikalbeschleunigung in absoluten Koordinaten läßt sich mit Hilfe einer zusätzlichen Magnetsonde in analoger Weise bestimmen.

Die vertikale Beschleunigung bezogen auf eine waagerechte Ideallinie, die der Tragmagnet mit der Masse m₁ erfährt, kann aus dem Newtonschen Gesetz und damit aus Kräften berechnet werden. ergibt sich als Quotient zwischen der resultierenden vertikalen Kraft und der Masse. Die resultierende vertikale Kraft F _z ist die Differenz der oben und unten angreifenden Teilkräfte. Sie kann ermittelt werden aus

F _z = F _{z 1}-F _G -F _C -F _D (3)

wobei
F _{z 1}die im Spalt s₁ nach oben wirkende Magnetkraft,F _G die Gewichtskraft,F _C die Federkraft undF _D die durch den Dämpfer bewirkte Kraft

darstellen.

Zur Ermittlung der Magnetkraft sowie der Kräfte, die durch Feder und Dämpfer bewirkt werden, werden indirekte Messungen vorgenommen.

F _{z 1} kann aus einer magnetischen Größe, die Federkraft F _C aus dem Spalt s₂ und F _D aus der Spalt-Änderungsgeschwindigkeit s₂ ermittelt werden.

In Fig. 3 ist skizziert, daß zur Sensierung des Spaltes s₂ ein eigener kleiner magnetischer Kreis vorgesehen ist. Durch eine vom Strom I₂ gespeiste Spule wird im Meßspalt s₂ das magnetische Feld der Dichte B₂ hervorgerufen. Aus den meßbaren Größen I₂ und B₂ kann dabei analog zu Gl. (1) auf s₂ geschlossen werden.

Weiter wird angenommen, daß eine Meßspule vorhanden ist, an deren Klemmen, die vom Strom I₂ hervorgerufene Flußänderung eine Spannung U₂ zur Erfassung von ₂ erzeugt.

Zur Vereinfachung kann der Magnetsensor für den Meßspalt s₂ durch einen Permanentmagneten erregt werden. An die Stelle des Spulenstromes tritt dann die dem Permanentmagneten eingeprägte fiktive elektrische Durchflutung R _{M 2}. Für s₂ ergibt sich eine prinzipiell ähnliche Gleichung wie unter (1):

Unter dieser Voraussetzung gilt für R _{M 2} = const. und b₂ → 0 für s₂:

wobei ₂ aus der Spannung U₂ einer Meßspule am Magnetsensor direkt bestimmt werden kann.

Zur Berechnung der einzelnen Kraftkomponenten der Gl. (3) gelten folgende Beziehungen:

Für die Magnetkraft

mit

Ader Polfläche μ₀der Permeabilität von Luft B₁als Meßwert ermittelt

Die Gewichtskraft

F _G = m₁ · g, (7)

mit

gder Erdbeschleunigung undm₁der Masse

Die Federkraft

F _C = C₂(S₂-S₀), (8)

mit

c₂der Federkonstante s₂gerechnet aus Meßwerten s₀entspricht dem Federnullpunkt (Ort für Federkraft null)

Die Dämpferkraft

F _D = D₂ · ₂, (9)

mit

D₂der Dämpferkonstante und 1D ] ₂aus Meßgrößen berechnet

Die Beschleunigung des Magneten selbst ist somit zu berechnen aus dem Quotienten

Claims (2)

1. Vorrichtung zur Regelung der Größe des Luftspaltes zwischen dem Tragmagneten und einer den magnetischen Rückschluß bildenden Trasse bei Magnetsystemen, wobei der Tragmagnet als Elektromagnet ausgebildet ist, der mit dem Fahrzeug verbunden ist und bei dem am Magneten ein Sensor zur Ermitlung eines vom Abstand im Luftspalt zwischen Tragmagnet und Trasse abhängigen Signals und ein Sensor zur Ermittlung eines von der absoluten Beschleunigung des Tragmagneten abhängigen Signals vorgesehen und mit einer Anordnung, in der aus dem von den Sensoren abgegebenen Signalen unter Berücksichtigung der Trassenlage die Geschwindigkeit im Luftspalt mittels eines Rechners errechnet wird: dadurch gekennzeichnet, daß der erste Sensor ein das Magnetfeld im Luftspalt messender Induktionsmesser ist und der zweite Sensor ein das Magnetfeld zwischen Tragmagnet und Fahrzeug messender Induktionsmesser ist und das Mittel zur Kennung der Spannung und der Stärke der Erregerströme, ein dritter Sensor, der die zeitliche Ableitung der Induktion (B₁) im Luftspalt als Ausgangssignal hat und ein vierter Sensor, der die zeitliche Ableitung der Induktion (B₂) im Magnetfeld zwischen Tragmagnet und Fahrzeugen mißt, vorgesehen sind und der Rechner aus dem Ausgangssignal des ersten Sensors und dem gemessenen Strom nach der Formel den Abstand (S₁) zwischen Tragmagneten und Trasse errechnet und daß dieser weiter nach der Formel aus dem errechneten Abstand (S₁) der gemessenen zeitlichen Ableitung der Induktion (B₁) sowie den gemessenen Werten der Erregerspannung (U) und der Induktion (B₁) die Geschwindigkeit ( 1D ] ₁) im Luftspalt bestimmt und daß aus den ermittelten Werten für Abstand (s₁), zeitlicher Ableitung der Induktion und Geschwindigkeit im Luftspalt die Beschleunigung im Luftspalt () und die absolute Beschleunigung () des Tragmagneten mit den Signalen der ersten, zweiten und dritten Sensoren ermittelt werden und die errechneten Größen einem Regler aufgegeben werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die analogen Messungen mit herkömmlichen Hallgeneratoren, Spulen, Strom- und Spannungsmeßstellen ausgeführt werden.