JPH01150015A - Magnetic bearing controller - Google Patents

Magnetic bearing controller

Info

Publication number
JPH01150015A
JPH01150015A JP30690387A JP30690387A JPH01150015A JP H01150015 A JPH01150015 A JP H01150015A JP 30690387 A JP30690387 A JP 30690387A JP 30690387 A JP30690387 A JP 30690387A JP H01150015 A JPH01150015 A JP H01150015A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
notch filter
signal
rotating body
gain
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP30690387A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeki Morii
茂樹 森井
Keiichi Katayama
圭一 片山
Noriyuki Kawada
則幸 川田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP30690387A priority Critical patent/JPH01150015A/en
Publication of JPH01150015A publication Critical patent/JPH01150015A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent divergent vibration so as to aim at stabilization of a high speed rotation by providing, in a feedback system a notch filter having a function which decreases or increases a central frequency proportionally to the number of rotation under measurement. CONSTITUTION:The signal of a position sensor 3 for measuring the displacement of a rotary body is adjusted in a position feedback gain 4 to a signal having the required dimension, introduced into notch filters 7B, 7F having a property in which a gain falls at a specific central frequency so as to cut the component of proper frequency having unstabilizing force. This signal is reformed in a shape adequate to an electromagnet 6 for generating magnetic force for floating the rotary body, in a control circuit 5. Meantime, the signal of a rotation speed meter 8 is input to a subtracter 11, and an adder 12 together with a preset value 10 via gains 9B, 9F and is input to the notch filter 7B, 7F. Accordingly, divergent frequency is prevented so that stable high speed rotation can be maintained.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ターボ分子ポンプ、オイルフリーにしたコン
プレッサ、タービン、工作機械用スピンドル等に使用す
る能動型磁気軸受に適用される磁気軸受制御装置に関す
る。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a magnetic bearing control device applied to active magnetic bearings used in turbomolecular pumps, oil-free compressors, turbines, spindles for machine tools, etc. Regarding.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

回転体を浮上保持する手段として、電磁石を用いた磁気
軸受がある。この磁気軸受は従来の流体潤滑軸受よりも
ロスが小さく、軸受のドライ化、雰囲気のクリーン化が
はかれ、特に真空状態では有用な軸受である。
A magnetic bearing using an electromagnet is used as a means for keeping a rotating body floating. This magnetic bearing has less loss than conventional fluid-lubricated bearings, allows for a dryer bearing, and a cleaner atmosphere, making it particularly useful in vacuum conditions.

するジャーナル軸受としての一対の磁気軸受である。こ
の磁気軸受2a、2bにより回転体1の浮上位置を設定
する手段として、回転体1の浮上位置を計測し、その計
測信号に基いて磁気軸受2a。
A pair of magnetic bearings that function as journal bearings. As a means for setting the floating position of the rotating body 1 using the magnetic bearings 2a and 2b, the floating position of the rotating body 1 is measured, and the magnetic bearing 2a is set based on the measurement signal.

2bに設けられた電磁石(不図示)に流す電流値を決め
、電磁石から発生する磁力の大きさを定める手段がある
There is a means for determining the current value to be passed through the electromagnet (not shown) provided in the electromagnet 2b and determining the magnitude of the magnetic force generated from the electromagnet.

第5図は、その手段を示す制御系のブロック図である。FIG. 5 is a block diagram of a control system showing this means.

同図中、3は位置センサ、4はフィードバックゲイン1
.5は制御回路、6は電磁石である。
In the figure, 3 is a position sensor, 4 is a feedback gain of 1
.. 5 is a control circuit, and 6 is an electromagnet.

制御回路5が比例要素(P要素)だけで構成された最も
簡単な位置フィードバック系を考えると、電磁石6の入
力電流Iと出力である磁力Fとの伝達関数は、コイル、
鉄心等の抵抗やインダクタンスにより以下の1次遅れ系
になる。
Considering the simplest position feedback system in which the control circuit 5 is composed of only proportional elements (P elements), the transfer function between the input current I of the electromagnet 6 and the magnetic force F which is the output is the coil,
Due to the resistance and inductance of the iron core, etc., the system becomes a first-order lag system as shown below.

F/I −Km/ (1+Tm−3)   ・= (1
)ここで、Kmは電磁石6のゲイン、Tmは電磁石6の
時定数、Sはラプラス演算子である。よって、位置フィ
ードバック系の計測変位りから浮上物である回転体1へ
の力Fに至る伝達関数は以下のようになる。
F/I -Km/ (1+Tm-3) ・= (1
) Here, Km is the gain of the electromagnet 6, Tm is the time constant of the electromagnet 6, and S is the Laplace operator. Therefore, the transfer function from the measured displacement of the position feedback system to the force F to the rotating body 1, which is a floating object, is as follows.

F/D−K f IIKp ・Km /(1+Tm−8)      ・・・(2)ここで、
Kfは位置フィードバックゲイン4、Kpは制御回路5
の比例ゲインをそれぞれ示す。
F/D-K f IIKp ・Km / (1+Tm-8) ... (2) Here,
Kf is position feedback gain 4, Kp is control circuit 5
shows the proportional gain of , respectively.

位置フィードバック系の(力F)/(変位D)の周波数
特性を見るため、ラプラス演算子5−j2πfとおき、
(2)式に代入する。ここで、fは周波数[Hz ]で
、]j−−r−了である。(力F)/(変位D)は複素
数となり、次のようにおく。
In order to see the frequency characteristics of (force F)/(displacement D) of the position feedback system, we set the Laplace operator 5-j2πf,
(2) Substitute into equation. Here, f is the frequency [Hz], and is ]j--r-. (Force F)/(Displacement D) is a complex number and is written as follows.

F/D−Kr(f) +j−Ki (f)        ・・・(3)(3
)式における(力F)/(変位D)の実部は周波数fに
依存した剛性を、虚部は周波数fに依存した減衰を意味
する。(2)式のような1次遅れは虚部が常に負となり
、浮上物に対して減衰とは反対の不安定化力になる。
F/D-Kr (f) +j-Ki (f) ... (3) (3
) In the equation, the real part of (force F)/(displacement D) means stiffness that depends on frequency f, and the imaginary part means damping that depends on frequency f. The imaginary part of the first-order lag as in equation (2) is always negative, and it becomes a destabilizing force on the floating object that is opposite to damping.

第6図は(力F)/(変位D)、すなわち(3)式の虚
部の値と周波数fとの関係を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between (force F)/(displacement D), that is, the value of the imaginary part of equation (3), and frequency f.

第6図に示す破線Aが(2)式に対応するものであり、
上述の状態を示している。回転体1と位置フィードバッ
ク系からなる固有振動数fcが持つ減衰、特に回転体1
の減衰より、第6図に示す周波数fmfcの所が大きい
と、その固有振動数は発散的に振動し、運転できなくな
る。
The broken line A shown in FIG. 6 corresponds to equation (2),
The above state is shown. Damping of the natural frequency fc consisting of the rotating body 1 and the position feedback system, especially the rotating body 1
If the frequency fmfc shown in FIG. 6 is larger than the attenuation of , the natural frequency will oscillate divergently, making it impossible to operate.

そこで位置フィードバック系の(力F)/(変位D)に
減衰効果をもたすために、制御回路5に比例要素(P要
素)と並列に微分要素(D要素)又は位相補償要素を設
ける。ここでは代表して微分要素を例にとる。微分要素
を制御回路5に回路として実現すると、以下のように1
次遅れ系が加わった形となる。
Therefore, in order to provide a damping effect to (force F)/(displacement D) of the position feedback system, a differential element (D element) or a phase compensation element is provided in the control circuit 5 in parallel with the proportional element (P element). Here, we will take the differential element as a representative example. When the differential element is realized as a circuit in the control circuit 5, it becomes 1 as follows.
This is a form in which a second-order delay system is added.

(微分要素)−Kcl −S/ (1+Td −S)・
・・(4) 二こで、Kdは微分要素のゲイン、Tdは時定数である
。微分要素だけの位置フィードバック系の(力F)/(
変位D)は以下の式となる。
(Differential element) -Kcl -S/ (1+Td -S)・
...(4) where Kd is the gain of the differential element and Td is the time constant. (Force F)/( of the position feedback system with only differential elements
The displacement D) is expressed by the following formula.

F/D−K f ΦKd −Km @S/ l(1+T
d−S)(1+Tm−5)1・・・(5) (5)式の分子はSの1次で、分母はSの2次になるた
め、(5)式の虚部は第6図に示す一点鎖線Bのように
なる。すなわち、周波数の低い領域では回転体1に対し
減衰効果を、高い領域では不安定化作用を持つ。回転体
1の位置を保持するため、制御回路5には比例要素と微
分要素との併存が必要となる。このような制御回路5の
位置フィードバック系の(力F)/(変位D)は、F/
D−Kf 働 (Kp+Kd −S/ (1+Td −S))−K
m/ (1+Tm−8)      −(6)となり、
第6図に示した実線Cのようになり、上述と同じ特性を
もつ。回転体1と位置フィードバック系からなる固有振
動数fcを、減衰効果を有する周波数の低い領域に置く
と、安定性が確保でき、振動を発生することなく運転で
きる。
F/D-K f ΦKd -Km @S/ l(1+T
d-S)(1+Tm-5)1...(5) Since the numerator of equation (5) is the first order of S and the denominator is the second order of S, the imaginary part of equation (5) is shown in Figure 6. It will look like the dashed line B shown in . That is, it has a damping effect on the rotating body 1 in a low frequency range, and a destabilizing effect in a high frequency range. In order to maintain the position of the rotating body 1, the control circuit 5 needs to have both a proportional element and a differential element. The (force F)/(displacement D) of the position feedback system of the control circuit 5 is expressed as F/
D-Kf Working (Kp+Kd-S/ (1+Td-S))-K
m/(1+Tm-8)-(6),
It becomes like the solid line C shown in FIG. 6, and has the same characteristics as described above. By placing the natural frequency fc of the rotating body 1 and the position feedback system in a low frequency range that has a damping effect, stability can be ensured and operation can be performed without generating vibrations.

このような特性を有する磁気軸受を回転体1の軸受2a
、2bとして使用し、回転体1を浮上させると第7図(
a)(b)〜に示すような現象を呈する。
A magnetic bearing having such characteristics is used as the bearing 2a of the rotating body 1.
, 2b, and when the rotating body 1 is levitated, the result shown in Fig. 7 (
A) (b) The following phenomena occur.

第7図(a)に示す回転体1は、第7図(b)(c)(
d)(e)(f)〜に示すような無限側の固有振動数を
有する。第7図の(b)CC)は回転体1がほとんど曲
がらない剛体モードを呈する固有振動数で、(d)(e
)(f)〜は回転体1が曲がる弾性モードを呈する固有
振動数である。
The rotating body 1 shown in FIG. 7(a) is shown in FIGS. 7(b), (c) (
d) It has a natural frequency on the infinite side as shown in (e) (f) ~. (b) CC) in Fig. 7 is the natural frequency at which the rotating body 1 exhibits a rigid mode with almost no bending;
)(f) ~ is the natural frequency at which the rotating body 1 exhibits an elastic mode of bending.

固有振動数の次数が高くなるほど回転体1がよく曲がる
モードを呈する。また、回転体1自体の材料等による減
衰は、回転数以下の固有振動数に対しては不安定化に働
き、回転数以上の固有振動数に対しては減衰作用として
働く。
The higher the order of the natural frequency, the more the rotating body 1 exhibits a mode of bending. Furthermore, the damping caused by the material of the rotating body 1 itself acts as a destabilizing effect for natural frequencies below the rotational speed, and acts as a damping effect for natural frequencies above the rotational speed.

従って、磁気軸受2a、2bの位置フィードバック系の
(力F)/(変位D)の減衰効果を有する周波数領域に
、回転数以下の固有振動数を持つて来る必要がある。し
かし、回転体1の固有振動数は第7図(b)(c)(d
)(e)(f) 〜に示すように無限個あるため、必ず
(力F)/(変位D)の不安定化作用を有する周波数領
域に固有振動数がある。従って、回転体1自体による固
有振動数が有する減衰よりも、磁気軸受2a、2bの位
置フィードバック系の不安定化作用が大きくなると不安
定になり、振動が発散的に大きくなり、回転させること
ができなくなる。
Therefore, it is necessary that the position feedback system of the magnetic bearings 2a, 2b has a natural frequency lower than the rotational speed in a frequency range that has a damping effect of (force F)/(displacement D). However, the natural frequency of the rotating body 1 is
) (e) (f) Since there are infinite numbers as shown in ~, there is always a natural frequency in the frequency region that has the destabilizing effect of (force F)/(displacement D). Therefore, if the destabilizing effect of the position feedback system of the magnetic bearings 2a and 2b is greater than the damping of the natural frequency of the rotating body 1 itself, the instability will occur, the vibration will increase divergently, and it will be difficult to rotate the body. become unable.

そこで通常は、発散的な振動を起こす周波数に中心周波
数を合わせた第2図に示すような特性を有したノツチフ
ィルタを位置フィードバックゲイン4と制御回路5との
間に設ける。
Therefore, a notch filter having characteristics as shown in FIG. 2 whose center frequency is matched to the frequency that causes divergent vibration is usually provided between the position feedback gain 4 and the control circuit 5.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

第2図に示すノツチフィルタとは、ある周波数の幅のみ
のゲインを小さくしたものであり、その発散する周波数
に対応する不安定化力をフィードバックしないようにし
たものである。しかし、実際の回転体では第8図に示す
ようにジャイロ効果により、静止時の固有振動数が二つ
に分れる。この一方は回転数とともに上り、もう一方は
回転数とともに下がる性質を有している。従って、固有
振動数がある回転数になると、ノツチフィルタのゲイン
が小さくなっている幅の外になり、再び発散的な振動を
起こし、回転が上げられなくなる。
The notch filter shown in FIG. 2 is one in which the gain is reduced only in a certain frequency range, and the destabilizing force corresponding to the divergent frequency is not fed back. However, in an actual rotating body, the natural frequency at rest is divided into two due to the gyroscopic effect, as shown in FIG. One of these has the property that it increases with the number of rotations, and the other decreases with the number of rotations. Therefore, when the natural frequency reaches a certain rotational speed, the gain of the notch filter falls outside the narrow range, causing divergent vibrations again, and the rotation cannot be increased.

このように、従来の装置では回転体の位置を保持するた
めに、回転体の位置を計測し、その信号をフィードバッ
クし、電磁石により力を発生させるようにしているが、
この力は回転体を振動させる不安定化力となる。そして
、制御回路にPID。
In this way, in order to maintain the position of the rotating body, conventional devices measure the position of the rotating body, feed back the signal, and generate force using an electromagnet.
This force becomes a destabilizing force that causes the rotating body to vibrate. And PID in the control circuit.

位相補償等の処理を行なっても、低周波数領域で依然と
して大きな不安定化力を有している。従って、無限個の
固有振動数を有する回転体では、不安定化力となる領域
に固有振動数が必ず存在し、磁気軸受により発散的な振
動を発生することになる。また、回転体では、ジャイロ
効果によって回転数が変化し、従来の対策として知られ
ているノツチフィルタでは高速回転になると再び上記振
動が発生し、安定に回転させることができなくなる。
Even if processing such as phase compensation is performed, it still has a large destabilizing power in the low frequency region. Therefore, in a rotating body having an infinite number of natural frequencies, the natural frequency always exists in a region where a destabilizing force occurs, and the magnetic bearing generates divergent vibrations. Furthermore, in a rotating body, the rotational speed changes due to the gyroscopic effect, and with the notch filter known as a conventional countermeasure, the above-mentioned vibration occurs again when the rotation becomes high speed, making it impossible to rotate stably.

そこで本発明は、ジャイロ効果による固有振動数の変化
にも追従性があるように、磁気軸受が発生する中高周波
領域の不安定化力を低減でき、発散的な振動を防止し得
、安定した高速回転を保持できる磁気軸受制御装置を提
供することを目的とする。
Therefore, the present invention has the ability to follow changes in the natural frequency due to the gyroscopic effect, reduces the destabilizing force in the medium and high frequency range generated by magnetic bearings, prevents divergent vibrations, and maintains stable An object of the present invention is to provide a magnetic bearing control device that can maintain high-speed rotation.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は上記問題点を解決し目的を達成するために、次
のような手段を講じた。すなわち、回転体からの位置情
報等の信号をフィードバックし、PID(比例、積分、
微分)や位相補償等の制御を行なうように構成され、能
動的に用いられる磁気軸受を制御する装置において、そ
の中心周波数が、計測している回転数に比例して減少ま
たは増加させる機能を有するノツチフィルタをフィード
バック系に設けるようにした。
In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the present invention takes the following measures. In other words, signals such as position information from the rotating body are fed back, and PID (proportional, integral,
In a device that controls actively used magnetic bearings, it is configured to perform control such as differentiation) and phase compensation, and has the function of decreasing or increasing the center frequency in proportion to the rotational speed being measured. A notch filter was installed in the feedback system.

〔作用〕[Effect]

このような手段を講じたことにより、次のような作用を
呈する。すなわち、回転数により中心周波数が変化でき
るノツチフィルタをフィードバック系に設けたので、非
回転時はもとより、回転時のジャイロ効果による固有振
動数変化にも対応して磁気軸受の不安定化力を低減し得
、高速回転時でも発散的な振動が防止でき、安定な高速
回転が得られるものとなる。
By taking such measures, the following effects are achieved. In other words, a notch filter that can change the center frequency depending on the rotational speed is installed in the feedback system, which reduces the destabilizing force of the magnetic bearing by responding to changes in the natural frequency caused by the gyroscopic effect not only when it is not rotating, but also when it is rotating. Therefore, divergent vibrations can be prevented even during high-speed rotation, and stable high-speed rotation can be obtained.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の一実施例である磁気軸受制御装置の構
成を示すブロック図である。位置センサ3は浮上物であ
る回転体1の位置(変位)を計るためのセンサであり、
渦電流変位計等がその一例である。位置フィードバック
ゲイン4は、位置センサ3で得られた信号の大きさを必
要な大きさに比例倍するためのものである。ノツチフィ
ルタ7、.7.は第2図に示すような中心周波数fcで
ゲインが下がるゲイン−周波数特性を有しており、位置
フィードバックゲイン4から入力された信号の不安定化
°力を有した固有振動数成分をカッ卜する。なお、中心
周波数fcは、減算器11あるいは加算器12からの入
力に一致するようになっている。制御回路5は位置フィ
ードバックゲイン4で得られた信号を電磁石6に適切な
形にして入力するための信号処理回路からなる。この信
号処理回路としては、例えばPID(比例−積分一徹分
)回路や位相補償回路、さらにはその組合わせ等がある
。電磁石6は鉄心にコイルが巻かれたものであり、制御
回路5から人力された電流に応じて、回転体浮上用の磁
力を発生するものである。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a magnetic bearing control device that is an embodiment of the present invention. The position sensor 3 is a sensor for measuring the position (displacement) of the rotating body 1, which is a floating object,
An example is an eddy current displacement meter. The position feedback gain 4 is for proportionally multiplying the magnitude of the signal obtained by the position sensor 3 to a required magnitude. Notch filter 7, . 7. has a gain-frequency characteristic in which the gain decreases at the center frequency fc as shown in Figure 2, and cuts off the natural frequency component that has the potential to destabilize the signal input from the position feedback gain 4. do. Note that the center frequency fc is adapted to match the input from the subtracter 11 or the adder 12. The control circuit 5 includes a signal processing circuit for inputting the signal obtained by the position feedback gain 4 to the electromagnet 6 in an appropriate form. Examples of this signal processing circuit include a PID (proportional-integral-integral) circuit, a phase compensation circuit, and a combination thereof. The electromagnet 6 has a coil wound around an iron core, and generates magnetic force for levitating the rotating body in response to a current manually input from the control circuit 5.

回転数計8は回転体1の回転数を測定し、ゲイン9Bお
よびゲイン9Fに与える。ゲイン9Bおよびゲイン9F
は、回転数計8からの信号を比例倍し、減算器11およ
び加算器12に与える。設定値10はある数値量を常に
減算器11および加算器12に一定に出力している。減
算器11はゲイン98からの人力を減算値、設定値10
からの入力を加算値として、両者の減算を行ない、ノツ
チフィルタ7Bに出力する。ノツチフィルタ7Bはこの
減算器11からの人力値に中心周波数fcを一致させる
。加算器12はゲイン9Fからの入力と設定値10から
の人力を加算して、ノツチフィルタ7Fに出力する。ノ
ツチフィルタ7Fはこの加算器12からの入力値に中心
周波数fcを一致させる。
The rotational speed meter 8 measures the rotational speed of the rotating body 1 and provides it to a gain 9B and a gain 9F. Gain 9B and Gain 9F
, proportionally multiplies the signal from the revolution counter 8 and supplies it to a subtracter 11 and an adder 12. The set value 10 always outputs a certain numerical value to the subtracter 11 and the adder 12. The subtracter 11 subtracts the human power from the gain 98, and the set value is 10.
The input from the two is used as an addition value, and the two are subtracted, and the result is output to the notch filter 7B. The notch filter 7B matches the center frequency fc with the manual value from the subtracter 11. The adder 12 adds the input from the gain 9F and the human power from the set value 10, and outputs the result to the notch filter 7F. The notch filter 7F makes the center frequency fc match the input value from the adder 12.

次に上記構成の装置の動作を説明する。第8図において
、非回転時の第3の固有振動数f3が磁気軸受2a、2
bに不安定化させられようとする。
Next, the operation of the apparatus having the above configuration will be explained. In FIG. 8, the third natural frequency f3 when not rotating is the magnetic bearing 2a, 2
It is about to be destabilized by b.

そして回転と共にジャイロ効果によって増加する固を振
動数をf3Fに対応するのがノツチフィルタ7Fであり
、減少する固有振動数f3Bに対応するのがノツチフィ
ルタ7Bである。
The notch filter 7F corresponds to the natural frequency f3F, which increases with rotation due to the gyroscopic effect, and the notch filter 7B corresponds to the natural frequency f3B, which decreases.

このジャイロ効果による回転数により、固有振動数の変
化は計算で予測でき、はぼ一定である。
Due to the rotation speed due to this gyro effect, changes in the natural frequency can be predicted by calculation and are approximately constant.

その勾配を以下のようにおく。Set the slope as follows.

d f 3 F / d N−α、  d f3 B 
/dN−一β・・・(7) ここで、設定値10の出力をf3、ゲイン9Bはβに、
ゲイン9Fはαにしておく。非回転時は回転数計8の出
力は「0」である。従って、ノツチフィルタ7Bおよび
ノツチフィルタ7Fには共にf3が入力され、ノツチフ
ィルタ7B、 ノツチフィルタ7Fの中心周波数fcは
f3となる。このように非回転時においては、位置フィ
ードバックゲイン4からの信号は不安定化成分である固
有振動数f3がカットされ、発散的な振動もなく安定と
なる。
d f3 F / d N-α, d f3 B
/dN--β...(7) Here, the output of the set value 10 is f3, the gain 9B is β,
Set the gain 9F to α. When the motor is not rotating, the output of the revolution counter 8 is "0". Therefore, f3 is input to both the notch filter 7B and the notch filter 7F, and the center frequency fc of the notch filter 7B and notch filter 7F becomes f3. In this manner, during non-rotation, the signal from the position feedback gain 4 has the destabilizing component, the natural frequency f3, cut off, and is stable without divergent vibrations.

回転を上げてゆくと、回転数計8の出力が発生する。こ
の回転数計8の出力が、例えばNであったすると、ノツ
チフィルタ7Bの入力はf3−βN1ノツチフィルタ7
Fの入力はf3+αNとなり、ノツチフィルタ7s、7
pの中心周波数fcはそれぞれf3−βNと、f3+α
Nとなり、位置フィードバックゲイン4からの信号はf
3−βN、f3+αNの固有振動数がそれぞれカットさ
れる。このときのノツチフィルタの中心周波数f3−β
N、f3+αNは、不安定化成分である固有振動数f3
B、f3Fにほぼ一致している。
As the rotation increases, an output from the rotation counter 8 is generated. If the output of this rotational speed counter 8 is, for example, N, the input of the notch filter 7B is f3-βN1.
The input of F becomes f3+αN, and the notch filters 7s, 7
The center frequencies fc of p are f3-βN and f3+α, respectively.
N, and the signal from position feedback gain 4 is f
The natural frequencies of 3-βN and f3+αN are each cut. The center frequency of the notch filter at this time f3-β
N, f3+αN is the natural frequency f3 which is the destabilizing component
B, almost coincides with f3F.

従って、固有振動数f3B+  f3Fがカットされた
とみることができる。
Therefore, it can be considered that the natural frequency f3B+f3F has been cut.

第3図はこのときの磁気軸受の減衰特性を示す図である
。同図のように不安定化力である固有振動数f3B、f
3Fの不安定化力が低減されている。
FIG. 3 is a diagram showing the damping characteristics of the magnetic bearing at this time. As shown in the figure, the natural frequencies f3B and f, which are destabilizing forces,
The destabilizing power of 3F is reduced.

このように本実施例によれば、非回転時はもとより、回
転時のジャイロ効果による固有振動数変化にも対応して
磁気軸受の不安定化力を低減し、高速回転時でも発散的
な振動が防止でき、安定な高速回転が得られる。
In this way, according to this embodiment, the destabilizing force of the magnetic bearing is reduced not only during non-rotation but also in response to natural frequency changes due to the gyro effect during rotation, and divergent vibrations are suppressed even during high-speed rotation. can be prevented and stable high-speed rotation can be obtained.

なお本発明は上記実施例に限定されるものではない。例
えば上記実施例では第3の固有振動数f3に着目したが
、第4の固有振動数f4+第5の固有振動数f5につい
ても上記と同様である。
Note that the present invention is not limited to the above embodiments. For example, in the above embodiment, attention was paid to the third natural frequency f3, but the same applies to the fourth natural frequency f4+the fifth natural frequency f5.

また、複数個の固有振動数に対応する場合には、その個
数に対応した数の組のノツチフィルタとそれに附随する
回路とを位置フィードバックゲイン4と制御回路5との
間のどこかに設ければ良い。
In addition, when dealing with a plurality of natural frequencies, the number of sets of notch filters corresponding to the number of notch filters and associated circuits should be provided somewhere between the position feedback gain 4 and the control circuit 5. Good.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、回転体からの位置情報等の信号をフィ
ードバックし、PID(比例、積分、微分)や位相補償
等の制御を行なうように構成され、能動的に用いられる
磁気軸受を制御する装置において、その中心周波数が、
計測している回転数に比例して減少または増加させる機
能を有するノッチフィルタをフィードバック系に設ける
ようにしたので、ジャイロ効果による固有振動数の変化
にも追従性があるように、磁気軸受が発生する中高周波
領域の不安定化力を低減でき、発散的な振動を防止し得
、安定した高速回転を保持できる磁気軸受制御装置を提
供できる。
According to the present invention, signals such as position information from a rotating body are fed back to control PID (proportional, integral, differential), phase compensation, etc., and the magnetic bearing is actively used. In the device, its center frequency is
Since the feedback system is equipped with a notch filter that has the function of decreasing or increasing the rotational speed in proportion to the rotational speed being measured, a magnetic bearing is generated so that it can follow changes in the natural frequency due to the gyroscopic effect. It is possible to provide a magnetic bearing control device that can reduce the destabilizing force in the medium and high frequency range, prevent divergent vibrations, and maintain stable high-speed rotation.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図〜第3図は本発明の一実施例を示す図であり、第
1図は構成を示すブロック図、第2図はノツチフィルタ
の特性を示す図、第3図はある回転数での減衰特性を示
す図である。第4図〜第8図は従来例を示す図であり、
第4図は基本構成を示す図、第5図は制御系の構成を示
すブロック図、第6図は磁気軸受の減衰特性を示す図、
第7図(a)〜第7図(f)は回転体と固有振動数とを
示す図、第8図は回転数と回転体の固有振動数との関係
を示す図である。 1・・・回転体、2a、2b・・・磁気軸受、3・・・
位置センサ、4・・・位置フィードバックゲイン、5・
・・制御回路、6・・・電磁石、7s、7p・・・ノツ
チフィルタ、8・・・回転数計、9s l 9p・・・
ゲイン、10・・・設定値、11・・・減算器、12・
・・加算器。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 f(周波数) 第2図 + 第5図 第7図 第8図
Figures 1 to 3 are diagrams showing one embodiment of the present invention. Figure 1 is a block diagram showing the configuration, Figure 2 is a diagram showing the characteristics of the notch filter, and Figure 3 is a diagram showing the characteristics of the notch filter. It is a figure showing the attenuation characteristic of. FIGS. 4 to 8 are diagrams showing conventional examples,
Fig. 4 is a diagram showing the basic configuration, Fig. 5 is a block diagram showing the configuration of the control system, Fig. 6 is a diagram showing the damping characteristics of the magnetic bearing,
FIGS. 7(a) to 7(f) are diagrams showing the rotating body and the natural frequency, and FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the rotation speed and the natural frequency of the rotating body. 1...Rotating body, 2a, 2b...Magnetic bearing, 3...
Position sensor, 4...Position feedback gain, 5.
... Control circuit, 6... Electromagnet, 7s, 7p... Notch filter, 8... Revolution meter, 9s l 9p...
Gain, 10...Set value, 11...Subtractor, 12.
...Adder. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue (frequency) Figure 2 + Figure 5 Figure 7 Figure 8

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 回転体からの位置情報等の信号をフィードバックし、P
ID(比例、積分、微分)や位相補償等の制御を行なう
ように構成され、能動的に用いられる磁気軸受を制御す
る装置において、その中心周波数が、計測している回転
数に比例して減少または増加させる機能を有するノッチ
フィルタをフィードバック系に設けたことを特徴とする
磁気軸受制御装置。
Feedback signals such as position information from the rotating body,
In devices that control actively used magnetic bearings that are configured to perform ID (proportional, integral, differential) control, phase compensation, etc., the center frequency decreases in proportion to the rotational speed being measured. A magnetic bearing control device characterized in that a notch filter having a function of increasing the notch is provided in the feedback system.
JP30690387A 1987-12-04 1987-12-04 Magnetic bearing controller Pending JPH01150015A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30690387A JPH01150015A (en) 1987-12-04 1987-12-04 Magnetic bearing controller

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30690387A JPH01150015A (en) 1987-12-04 1987-12-04 Magnetic bearing controller

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH01150015A true JPH01150015A (en) 1989-06-13

Family

ID=17962651

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP30690387A Pending JPH01150015A (en) 1987-12-04 1987-12-04 Magnetic bearing controller

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH01150015A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5760511A (en) * 1996-02-29 1998-06-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Magnetic bearing controller
US9414668B2 (en) 2012-10-26 2016-08-16 Colgate-Palmolive Company Oral care implement

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61206820A (en) * 1985-03-11 1986-09-13 Ntn Toyo Bearing Co Ltd Magnetic bearing control device
JPS62258221A (en) * 1986-05-02 1987-11-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Magnetic bearing control system
JPS63275814A (en) * 1987-04-30 1988-11-14 Koyo Seiko Co Ltd Control device of radial magnetic bearing

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61206820A (en) * 1985-03-11 1986-09-13 Ntn Toyo Bearing Co Ltd Magnetic bearing control device
JPS62258221A (en) * 1986-05-02 1987-11-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Magnetic bearing control system
JPS63275814A (en) * 1987-04-30 1988-11-14 Koyo Seiko Co Ltd Control device of radial magnetic bearing

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5760511A (en) * 1996-02-29 1998-06-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Magnetic bearing controller
US9414668B2 (en) 2012-10-26 2016-08-16 Colgate-Palmolive Company Oral care implement

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5202824A (en) Rotating force generator for magnetic bearings
US5084643A (en) Virtual rotor balancing in magnetic bearings
US4686404A (en) Controlled radial magnetic bearing device
KR100622098B1 (en) Controlled magnetic bearing device
JP3333739B2 (en) Magnetic bearing control system configuration with fault tolerance function
JPS6233451B2 (en)
JPH0510326A (en) Control device for magnetic bearing
JP6321949B2 (en) Magnetic bearing device and vacuum pump
JPH01150015A (en) Magnetic bearing controller
JPS62258221A (en) Magnetic bearing control system
JP3110204B2 (en) Magnetic bearing control device
JP2575862B2 (en) Magnetic bearing control device
JPH01150016A (en) Magnetic bearing controller
JP2957222B2 (en) Active bearing rotor support controller
JPH0570729B2 (en)
JP2522168Y2 (en) Magnetic bearing control device
JPS62258222A (en) Magnet bearing control system
JPS62297533A (en) Magnetic bearing controller
JPS62258219A (en) Magnetic bearing control system
JPS63190929A (en) Magnetic bearing control device
JPH01182648A (en) Axial vibration reducer for rotary machine
JPS62258220A (en) Magnetic beraing control system
JPH08200364A (en) Control method for magnetic bearing and device thereof
JPH1193953A (en) Control device of magnetic bearing
JPH0640953Y2 (en) Turbo molecular pump