JPH02294203A

JPH02294203A - 磁気浮上制御方法

Info

Publication number: JPH02294203A
Application number: JP1114095A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Furuya; 古谷　彰浩; Junichi Okada; 順一岡田; Tomoaki Tanimoto; 谷本　智昭
Original assignee: Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 1989-05-09
Filing date: 1989-05-09
Publication date: 1990-12-05
Also published as: US5020444A; DE4014743A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は電磁石の電流を制御して物体を磁気浮上させる
磁気浮上制御方法に関する。

［従来の技術］第７図は従来の磁気浮上制御方法を適用した磁気浮上制
御装置の一例の構成図である。

被制御体３Ａは電磁石４１による磁力と自重Ｍｇとの釣
合いで鉛直方向（Ｘ軸方向）に浮上し静止する。ＸＧ検
出器４８は被制御体３Ａの重心Ｇの鉛直位置Ｘ６を検出
し、Ｘｃに対応する位置検出信号Ｕ。を出力する。減算
器４１は、位置検出信号ｕＧと、重心の設定位置Ｘ。。

に対応する設定信号ｕ　，Ｏを比較し、偏差信号Ｕ。。

−ｕｏ＝Δ４を生成する。ＰＩ調節計４４は偏差信号へ
４を誤差信号として人力し、ＰＩ調節信号ｐ４を出力す
る。

補償回路４５は例えば特開昭５９−１１２６０５号公報
に記載されているように、ＰＩ調節信号ｐ４を人力して
ｐ４Ｋに比例した電流指令ｑ４を出力する。操作部４６
は、電流指令ｑ４に比例した電流Ｉ４を電流源４７から
電磁石４ｌに供給する。一般に、磁界が磁性体に及ぼす
磁力ｆは磁界の２乗に比例し、さらに磁界は電流Ｉ４に
比例する。すなわちｆωＬ２０：ｌＱ４”ωｐ４．’．　ｆ　＝　１５４ｐ４　　　・・・・・・（１）
が成立つ。ここでＫＦ４は磁力係数である。以下、ｐ４
を磁力指令と記す。また、磁力ｆは被制御体３Ａの位置
（電磁石の軸方向の位置）の関数でもある。したがって
、ＸＧ検出器４８の出力は補償回路４５に入力される。

第８図は、第７図の装置のブロック線図である。以下、
ブロック線図についての記述においては物理量Ａはその
ラブラス変換Ａ　（ｓ）で表現する。

伝達関数８４４＝Ｋ４（１＋　（Ｔ４Ｓ）−’｝はＰＩ
調節計４４の伝達関数で、Ｔ４は積分時間である。磁力
指令１）４　（Ｓ）　（ｐ４のラブラス変換）は伝達関
数｝１４５＝　ＫＦ４によって磁力ｆ（ｓ）（ｆのラブ
ラス変換）を生成する。伝達関数８．５は第７図の補償
回路４５、操作部４６、電磁石４ｌの伝達関数の積であ
る。被制御体３Ａの重さＭｇ／ｓ　（Ｍｇのラブラス変
換）は外乱要素として制御ループ中に取入れられ、減算
器４２は磁力ｆ　（ｓ）と、これと逆向きに作用する重
さＭｇ／ｓとの合力を表わす。伝達関数Ｈ４１１は、重
心の運動方程式に対応し、被制御体３Ａに加わる力ｆ　
（ｓ）　　Ｍｇ／ｓから重心の位置ｘＧ（ｓ）を生成す
る。伝達関数Ｈ４１２＝ＫＤはＸ。検出器４８の伝達関
数で、重心の位置Ｘ。（ｓ）から位置検出信号ｕＧ（ｓ
）を生成する。位置検出信号ｕｏ（ｓ）は設定値Ｌｌａ
’／ｓ　（ｕＧｏのラブラス変換）と比較され、減算器
４ｌによって偏差信号△４（ｓ）が生成される。これら
の伝達関数は閑制御ループを構成し、ＰＩ調節計４４は
偏差信号△４（ｓ）を補償するように磁力指令１）４　
（Ｓ）出力する。偏差信号へ４のラブラス変換Δ４（ｓ
）は次式で表わされる。

は○になり、重心の位置ＸＧは設定位置ｘ００に調節さ
れる。

上述の磁気浮上制御方法においては、被制御体３Ａは鉛
直方向（Ｘ方向）に浮上するのみで水平方向（ｙｚ面内
）には移動しない。

被制御体が浮上して水平面内に直線運動をするリニアス
ライダの場合には、次の２つの磁気浮上制御方法がある
。

第１の方法、　　電磁石を移動子にとりつけ、移動子を
磁性体レールの上方に磁気浮上させて水平方向に移動さ
せる方法。

この方法は、移動子の重心と、移動子に働く磁力の作用
点との相対位置が一定しているので、磁気浮上制御が比
較的容易であるが、移動子が導線を引きずって移動しな
ければならないという欠点がある。

第２の方法、　　複数の固定した電磁石によって磁界を
生成し、その磁界によって磁性体の移動子を磁気浮上さ
せて移動させる方法。

この方法は、移動子が導線と無関係に運動することがで
きるけれど、移動子の重心と磁力の作用点との相対位置
が移動子の移動と共に変化するので磁気浮上制御が比較
的困難である。

第９図は、第２の方法を適用した水平リニアスライダ装
置の模型図である。

電磁石１．２の中心軸線はほぼ鉛直方向を向き、移動子
３は２つの電磁石１．２によってそれぞれ発生された第
１．第２の磁界によって鉛直方向に磁気浮上され、かつ
水平方向に自由に移動することができる。以下、鉛直方
向をＸ方向、移動子３の水平移動方向なｙ方向、ｘ．ｙ
方向に垂直な方向をＺ方向と記す。

いま、第１，第２の磁界のそれぞれが移動子３に作用す
る第１，第２の磁力ｆ．，　ｆ２の作用点をＰＩ，　Ｐ
２とする（ここで言う作用点とは、詳しくは実効作用点
のことである。第１．第２の磁界は移動子３と、それぞ
れある面積で交差するので、それぞれの磁力の作用点は
微視的に言えば、それぞれの磁界内に生成された磁気双
極子の数だけ存在することになる。しかし、丁度、重力
が物体に及ぼす力学的効果は、その重心に全重力が加わ
ったと考えた場合と同等であるように、移動子３に作用
する第１，第２の磁界の力学的効果は、作用点ＰＩ．　
Ｐ２に磁力ｆ１、　ｆｚが加わったと考えた場合と同等
である。また、重心のまわりの重力のトルクが０である
ように、作用点ＰＩ，　Ｐ２は、それぞれの作用点のま
わりの磁力のトルクが○である点として力学的に求める
ことができる。）。また、作用点ＰＩ，　Ｐ２間の水平
距離をａ１移動子３の重心Ｇと作用点Ｐ２の水平距離を
ｂ，移動子３に加わる重力をＶｌｇとするとき、移動子
３の運動方程式は次式で表わされる。

ここで、Ｘａは移動子３の重心のＸ座標、Ｊは重心Ｇを
通りＺ方向を向く回転軸（以下、重心軸と記す）のまわ
りの慣性モーメント、θは重心軸のまわりの回転角度で
ある。以下、θは水平面を基準として測定されるものと
し、これを傾角と記す。

したがって、リニャスライダ装置の磁気浮上制御方法は
、式（３）に基づく重心浮上制御ステップと、式（４）
に基づく重心軸のまわりの傾角制御ステップを含んでい
る。

第１０図，第１ｌ図はそれぞれ重心浮上制御ステップと
傾角制御ステップの基本概念を示すブロック線図である
。

第１０図のステップでは第８図と同様に移動子３の重さ
Ｍｇ／ｓが外乱要素として制御ループに取込まれ、全磁
力ｆ　＋　（ｓ）　＋　ｆｚ　（ｓ）がＭｇ／ｓに等し
くなるように磁力指令１）３　（Ｓ）が生成される。こ
のステップでは式（２）と同様に偏差信号の最終値Δ，
がＯになり、重心の位置は設定値Ｘ（＋’に調節される
。

第１１図のステップは、電磁石１の電流を制御して移動
子３の傾きを制御する場合を示している。

この場合には、重心の鉛直方向の運動がほぼ釣合い状態
（式（３）の左辺＝０）にあるとして、ｆｌ＝Ｍｇ　　
ｈとおき、式（４）を次のように近似する。

ｄ２θ Ｊ−Ｔ＝ａｆ＋　　Ｍｇｂ　　　・・・・−（５）ｄｔ式（５）の右辺第１，第２項は、それぞれ作用点Ｐ２を
通り、Ｚ方向を向く回転軸（以下、Ｐ２軸と記す）のま
わりの磁力ｆ１および重力Ｍｇのトルクに等しい。した
がって、移動子３の重心軸のまわりの傾角の制御は、近
似的に磁力ｆＩおよび重力Ｍｇが２２軸のまわりに作用
するトルクａｆ，Ｍｇｂを釣合わせる制御であると考え
ることができる。

第１１図の制御ループにおいては、重力のトルクＭｇｂ
　（ｓ）は外乱要素として制御ループに取込まれている
。そして、トルクｆ，（ｓ）ａとトルクＭｇｂ　（ｓ）
の差（ベクトル和）　Ｌ（ｓ）ａ−Ｍｇｂ（ｓ）は伝達
関数｝１，　ｌ１＝１／　（Ｊｓ２）によって傾角θ（
Ｓ）を生成し、さらに伝達関数８．１２＝　Ｋθによっ
て、傾角θ（ｓ）に対応する角度信号Ｕθ（ｓ）を生成
する。角度信号Ｕ。（ｓ）と、水平方向に対応する角度
設定値ｕ８’（ｓ）（＝Ｕθ０／ｓ）の差Δｅ　（ｓ）
は誤差信号としてＰＩ調節Ｐ２軸のまわりのトルク指令
ｐ＋（ｓ）ａ（または磁力指令ｐ＋（Ｓ））が生成され
る。トルク指令ｐ＋（ｓ）ａは伝達関数｝１＋５＝Ｋｐ
＋によってＰ２軸のまわりのトルクＬ　（Ｓ）ａ＝　Ｋ
ＦＩ３−（ＫＦ１ｐ１）ｌ　（Ｓｅａを生ずる。

上記の伝達関数１｛．１２は、移動子３の傾角θを検出
する角度検出器の伝達関数であり、伝達関数１｛＋４．
　｝１．５は第８図の伝達関数８４４，　｝１４５に対
応する。

いま、移動子３が速度■でｙ方向に等速運動をするとす
るとｂ＝　ｑ＋ｖｔ、したがってｂ　（ｓ）　＝　−＋
Ｓ二になる。その結果、角度偏差信号Δｅ　（ｓ）は次Ｓ
２式で表わされる。

・・・・・（６）［発明が解決しようとする課題］上述の磁気浮上制御方法において、生成される角度偏差
信号Δθ（ｓ）の最終値Δ。５は、式　（６）から次の
ようになる。

このように第１１図の傾角制御ステップは偏差の最終値
がＯにならないので、移動子３が傾いて釣合い、しかも
この傾きは移動子３の速度■に依存するという欠点があ
る。

本発明の目的は、前記の問題点を解決し、所定の高さで
水平を保ちながら水平方向に移動することができるリニ
アスライダ装置の磁気浮上制御方法を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段１本発明の第１の磁気浮上制御方法の傾角制御ステップは
、角度誤差信号に応答して、比例定数をＫ１、積分時間を
ＴＩとする比例・積分調節を行う第１のＰＩ調節信号ｐ
１を生成し、比例定数をＫＦＩとして第１のＰＩ調節信号ｐ１に比例
する第１の磁力を移動子に作用させ、前記水平軸のまわ
りの、第１の磁力のトルクによって移動子の傾角を制御
し、前記傾角に対応する角度偏差信号を生成し、前記角度偏
差信号と、ＭｇＶＴｌ／（ＫＩＫ，ｌ）の大きさをもつ
第１の遅延補償信号とを合成して角度誤差信号を生成す
るステップを含んでいる。

本発明の第２の磁気浮上制御方法の重心浮上制御ステッ
プは、誤差信号に応答して、比例定数をＫ２，積分時間をＴ２
とする比例・積分制御を行う第２のＰＩ調節信号を生成
し、比例定数をＫＦ２として第２のＰＩ調節信号に比例する
大きさの第２の磁力を発生し、第２の磁力によって移動子の重心の鉛直位置を制御し、重心の鉛直位置と設定位置との差に対応する偏差信号を
生成し、第１．第２の磁力がそれぞれ移動子に作用する作用点間
の水平距離をａとするとき、一ＭｇｖＴ２／（ａＫ２Ｋ
Ｆｚ）の大きさをもつ第２の遅延補償信号と前記偏差信
号とを合成して誤差信号を生成するステップを含んでい
る。

本発明の第３の磁気浮上制御方法の重心浮上制御ステッ
プは、誤差信号に応答して比例定数をκ３．積分時間なＴ３と
する比例・積分制御を行う第３のＰ■調節信号ｐ３を生
成し、任意の定数をＫＦ３とし、第１のＰ１調節信号ｐ，およ
び第３のＰＩ調節信号ｐ３から３−（ＫＦ１ｐ１）３　
　（Ｔｏ＋３−（ＫＦ１ｐ１）＋）／κ，３を演算し、
前記定数ＫＦ３を比例定数として、ｐｓ−（［ｒ＋ｐ＋
）／ＫＦ３に比例する大きさの第２の磁力を発生し、重
心の鉛直位置と設定位置との差に対応する誤差信号を生
成するステップを含んでいる。

［作用１従来の傾角制御ステップにおいては、式（７）に示され
ているようにＭｇｖＴ．に比例したオフセット（定常偏
差）△ｅＬがあらわれるのは次の理由による。すなわち
、第１１図のステップにおいて、Ｐ２軸のまわりの、磁
力ｆ１のトルクｆ．ａをＭｇ（ｑ＋ｖｔ）に等しくなる
ように調節するとき、ＰＩ調節計の積分動作のために積
分時間Ｔ１だけ遅れが生じ、そのため時刻ｔにおいては
、　ｆ＋ａ＝Ｍｇ（ｑ＋　ｖ（ｔ−Ｔ＋））になる。そ
の結果、外乱要素Ｍｇ　（ｑ　＋　ｖｔ）　との差Ｍｇ
ｖＴ　＋だけの偏差が生ずる。したがって、この調節遅
れを補償する遅延補償信号ＭｇｖＴ＋／（κ１κＦ＋）
を角度偏差信号と共に予め入力することにより、オフセ
ットΔ８Ｌを除くことができる。

本発明の第１の磁気浮上制御方法の傾角制御ステップを
ブロック線図で表示すると第４図のようになる。

角度誤差信号ｅθは、角度偏差信号△ｅ＝ｕθ０−　ｕ
ｅと遅延補償信号（ｒ）　ｅ＝ＭｇＶＴ＋／Ｋ＋Ｘｐ＋
　との和である。ブロック線図のその他の要素は第１１
図と同様である。

したがって、・・・・（９）いま、　ｂ＝　　ｑ＋ｖｔとするとｂ（ｓ）＝’十”テ
ア６。

ｓ　　　ｓ２この式を式（９）に代入すると、したがって、移動子３を、その速度に無関係に水平に保
持することができる。

本発明の第２の磁気浮上制御方法の重心浮上制御ステッ
プをブロック線図で表示すると第５図のようになる。第
５図のステップにおいては、第４図のステップで第ｌの
磁力ｆ　＋　（ｓ）によって傾角を制御するのに対応し
て、第２の磁力ｆｚ（ｓ）で重心浮上制御をするステッ
プが示されている。したがって、第１の磁力ｆ＋（ｓ）
は外乱要素になる。

いま、移動子３の傾角がほぼ釣合いの状態にあるとする
と、式（５）の左辺＝Ｏとおいて、ｆ＋（ｓ）をＭｇｂ
（ｓ）／ａで近似するζとができる。したがって外乱要
素は、移動子の重さＭｇ／ｓと第１の磁力Ｍｇｂ　（ｓ
）　／ａとの差（Ｍｇ／ｓ）　　Ｍｇｂ　（ｓ）　／ａ
になる。誤差信号ｅ　（ｓ）は偏差信号Δ（ｓ）　＝　
　（ｕｏ’／ｓ）　−　ｕ．　（ｓ）　　と遅延補償信
号ｗ　（ｓ）　＝　−　ＭｇｖＴ２／　（Ｋ２κＦ２ａ
ｓ）との和になる。その他の要素は第ｌθ図と同様であ
る。したがって偏差信号Δ（ｓ）の大きさは次式で表わ
される。

１　　　　Ｋ２ＫＦ２Ｋ。

｛１＋（１＋　−）　　　　，　　｝−１　　・・・（
ｌ１）Ｔ２ｓ　　　　　Ｍｓいま、ｂ（ｓ）＝　　（ｑ／ｓ）＋（ｖ／ｓ２）　　　
　　　　−（１２１とおくと、 △，＝βｉｍ　　ｓ・△（ｓ）＝Ｏ　　　　　　・・・
（１３）？なり、重心は設定位置に調節される。

本発明の第３の磁気浮上制御方法の重心浮上制御ステッ
プをブロック線図で表示すると第６図のようになる。

前述したように（第１０図参照）第１，第２の磁力の和
Ｌ　＋　ｆ２を制御する限り、遅延補償を行わなくても
重心位置の偏差信号の最終値Δ，は○になる。第５図に
示されている重心浮上制御ステップにおいて遅延補償を
必要としているのは、第１．第２の磁力ｆ１、　ｆｚを
独立に制御しているからである。第６図の重心浮上制御
ステップは、ＰＩ調節計（伝達関数１１■４）によって
第１，第２の磁カの和１．＋ｆ２を制御しているので、
遅延補償を必要としない。

は第４図の磁力指令および伝達関数Ｈ，５である）は伝
達関数８．５によって磁力ｆｚ＝κｒｓｐｓ　（Ｓ）一
ｆ＋（ｓ）を生成する。したがって１）３＝　　（ｆ＋
＋ｆ２）／ＫＦ３になり、磁力指令ｐ，は全磁力Ｌ＋ｆ
２を制御する。

第６図のステップの偏差信号△（ｓ）およびその最終値
Δ，は次式で表わされる。

７２ＭＳ３・・・（ｌ５）したがって、重心は設定位置に調節される。

［実施例１次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は、本発明の第１の磁気浮上制御方法の傾角制御
ステップを実行するための傾角制御装置の一実施例の構
成図である。

本実施例の傾角制御装置においては、第１の磁力ｆ１を
制御して移動子３の傾角な制御する。

×１検出器８ｌは、第１の磁力の作用点ＰＩにおける移
動子３の鉛直位置×１を検出し、位置検出信号ｕ１を出
力する。θ発生器９は、第２の磁力の作用点Ｐ２（図示
せず）における移動子３の鉛直位置×２に対応する位置
検出信号ｕ２と、位置検出信号ｕｌを人力し、θ＝　ｊ
ａｎ−’　（Ｘ２　　ｘ＋）／ａに対応する角度検出信
号ｕ８を生成する。減算器２ｌは移動子３の角度設定位
置（本実施例では水平位置θ＝０である）に対応する角
度設定値信号ｕ　０と角度検出信号ｕ６を人力し、角度
偏差信号Δ。−ｕ９　　−ｕＱを生成する。

速度検出器ｌ１は移動子３の水平方向（ｙ方向）の速度
Ｖを検出し、速度信号を生成する。遅延補償信号発生器
１２は、速度信号を入力し、遅延補償信号ｗ　ｅ（　＝
　ＭｇｖＴ＋／　（κ＋Ｋｐｉ　）を出力する。加算器
２０は角度偏差信号Δｅと遅延補償信号Ｗ６を入力して
角度誤差信号ｅθを生成する。ＰＩ調節計４１は角度誤
差信号ｅθを入力し、比例定数κ１，積分時間Ｔ＋のＰ
Ｉ調節動作を行い、角度誤差信号ｅｅに対応して、調節
信号（磁力指令）ｐ＋を出力する。

磁力指令ｐ１はＰ２軸のまわりの、ｐｌａに比例する大
きさのトルクを生成する。したがってＰＩ調節計４１の
出力は大きさがｐｌａのトルク指令と考えるこどもでき
る。

補償回路５，は第７図の装置の補償回路４５と同一の機
能をもつ。また、電磁石１は、電流源７から操作部６１
経由で供給される電流ｒ１によって励磁される。このよ
うにして、電磁石１は、大きさがＫＦ＋ｐ＋の磁力ｆ１
を生じ、磁力ｆ１は、Ｐ２軸のまわりのトルクＫＦ＋ｐ
＋ａを発生する。ここでκＦ１は補償回路５，，操作部
６１，電磁石１の伝達関数の積で第４図の伝達関数１｛
，５である。トルクＫＦ＋ｐ＋ａは移動子３の傾角θを
減少させる方向に調節する。

次に本実施例の動作を説明する。

いま、第１図において電磁石２が電磁石１の右側にある
とし、移動子３は左方に一定速度■で水平に移動するも
のとする。また、作用点Ｐ２と移動子３の重心との水平
距離をｂ＝　ｑ＋ｖｔとおくと（第９図参照）、式（５
）から移動子３は次式で表わされるトルクＮを受ける。

Ｎ−ａｆ＋　　Ｍｇ（ｑ＋ｖｔ）　　　　　　　・・・
（ｕ；）トルクＮによって移動子３が傾くと、θ発生器
９はθに対応する角度検出信号Ｕ。を生成して出力する
。速度検出器１ｌが移動子３の速度■を検出して速度検
出信号を出力すると、遅延補償信号発生器ｌ２は遅延補
償信号Ｗ９　＝ＭｇＶＴ＋／（Ｋ＋Ｔｏ＋）を生成して
出力する。加算器２０は角度誤差信号ｅ９Δθ＋Ｗｉｌ
ｌを生成してＰＩ調節計４１に入力する。ＰＩ調節計は
角度誤差信号ｅθを補償するＰＩ調節信号（磁力指令）
ｐ＋を生成して出力する。補償回路５は磁力指令ｐ１を
入力すると操作部６，を制御して第１の磁力ｆ，の大き
さがＫｐ＋ｐ＋になるように電流Ｉを調節する。第１の
磁力Ｋｐ１ｐｔはＰ２軸のまわりのトルクＫ＋＋ｐ＋ａ
を生成する。したがって移動子３は、トルクＫＦ＋ｐ＋
ａによって角度誤差信号ｅ。がＯになるように傾角が調
節される。しかしｐｌ調節は積分時間Ｔ１だけ応答が遅
れるので、現在の角度誤差信号ｅ。によって時間Ｔ１後
の角度偏差信号△ｅがＯになるように調節される。この
ようにして角度偏差信号の最終値すなわちオフセットは
Ｏになる（式（１０）参照）。

第２図は、本発明の第２の磁気浮上制御方法の重心浮上
制御ステップを実行するための重心浮上制御装置の一実
施例の構成図である。

前述したように（第１０図参照）、第１．第２の磁力Ｌ
，ｆｚの和ｆ，＋ｆ．を制御する限り重心の偏差の最終
値はＯになり、遅延補償を必要としない。

しかし、磁力ｆ，．　ｆｚを独立に制御する場合には遅
延補償を必要とする。

本実施例の重心浮上制御装置は、第２の磁力ｆ２を制御
して移動子３の重心Ｇの位置Ｘ。を制御する。

そのために、第１の磁力ｆ１は、移動子３が釣合い状態
にあるとき、すなわち式（５）の左辺をＯとおいたとき
の値Ｍｇｂ／ａに等しいとし、第２の磁力ｆ２を？＋ｆ２−Ｍｇ＝Ｏ　　　　　　　　　　　　　・・・
（ｌ７）が成立つように制御する。このことをブロック
線図で表現すると（第５図）、第２の磁力ｆ２に対応す
るラブラス変換ｆ２（ｓ）をＭｇ−ｆ．に対応する外乱
要素（Ｍｇ／ｓ）　−　（Ｍｇｂ　（ｓ）八）と釣合う
ように制御する。また、ＰＩ調節計４■による調節遅れ
を補償するために、第１図の速度検出器１１で生成され
た速度信号を遅延補償信号発生器１３に伝送して遅延補
償信号ｗ　（　　ＭｇｖＴ２／（ＫＪｐ２ａ））を生成
し、その信号Ｗを偏差信号△と合成してＰ１調節計４■
に印加する。本実施例の重心浮上制御装置のその他の要
素は第７図の装置と同様である。このようにして、重心
の位置を設定値に調節することができる。

（式（１３）参照）第３図は本発明の第３の磁気浮上制御方法の重心浮上制
御ステップを実行するための重心浮上制御装置の一実施
例の構成図である。

本実施例の重心浮上制御装置が前述の第２の磁気浮上制
御方法の重心浮上制御装置と異なる点は、ＸＧ検出器に
よって重心位置Ｘ６を検出し、それによって、第１，第
２の磁力の和（全磁力）ｆ，＋ｆ２を制御することにあ
る。したがって、この場合には第１０図を参照して述べ
たように、重心位置の偏差の最終値は０になり、遅延補
償を必要としない。

本実施例の重心浮上制御装置は演算器Ｉ４を備え、ＰＩ
調節計４３が出力した磁力指令ｐ３と、傾角制御装置１
００の磁力指令ｐ＋　（またはトルク指令ｐｅａ）とを
入力して第２の磁力ｆ２を指令する磁力指令ｑ＝ｐ３　
（κＦＩｐＩ／ＫＦ３）を生成する。ここで頭角制御装
置１００は第１図の傾角制御装置であり、ＫＦＩ．　Ｋ
Ｆ３はそれぞれ、傾角制御装置１００の磁力指令ｐ，お
よび磁力指令ｑ２から第１，第２の磁力Ｌ．ｆ２を生成
する伝達関数（磁力係数）である。したがってｆ２＝　　ＫＦ３　Ｑ　＝　　ＫＦｓｌ）３Ｌ　　　　
　・・・（ｌ８）になり、磁力指令ρ３は全磁力ｆ＋＋
ｆ２に対応する。

その結果、全磁力ＫＦ３ｐ３がＭｇに等しくなるように
ｐ，を調節すると、重心Ｇは設定位置で釣合い状態にな
る。

したがって、第２図の重心浮上制御装置と傾角制御装置
１００を組合わせ、または本実施例の重心浮上制御装置
と傾角制御装置１００を組合せることにより、移動子３
を所定の高さで水平位置を保たせながら水平方向に移動
させることができる。

［発明の効果］以上説明したように本発明は次の効果がある。

１．傾角偏差信号と傾角の遅延補償信号の合成信号を誤
差信号として移動子の傾角をＰＩ調節することにより、
ＰＩ調節の積分動作による調節遅れを補償することがで
き、その結果、オフセットのない傾角制御を行うことが
できる・２　重心位置の偏差信号と、重心位置の遅延補償信号の
合成信号を誤差信号として移動子の重心位置をＰＩ調節
することにより、ＰＩ調節の積分動作による調節遅れを
補償することができ、その結果、オフセットのない重心
浮上制御を行うことができる。

３．重心位置の偏差信号に応答する第３の磁力指令と、
前記傾角制御を行う第１の磁力を指令する第１の磁力指
令から、移動子の重さと第１の磁力との差を指令する第
２の磁力指令を生成し、第２の磁力指令に応答して第２
の磁力を生成することにより、ＰＩ調節の遅延補償をす
ることなく、オフセットのない重心浮上制御を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の磁気浮上制御方法の傾角制御ス
テップを実行するための傾角制御装置の一実施例の構成
図、第２図，第３図はそれぞれ本発明の第２，第３の磁
気浮上制御方法の重心浮上制御ステップを実行するため
の重心浮上制御装置の一実施例の構成図、第４図は本発
明の第１の磁気浮上制御方法の傾角制御ステップを表わ
すブロック線図、第５．第６図はそれぞれ本発明の第２
．第３の磁気浮上制御方法の重心浮上制御ステップを表
わすブロック線図、第７図は従来の磁？浮上制御方法を
適用した磁気浮上制御装置の一例の構成図、第８図は第
７図の装置のブロック線図、第９図は固定された複数の
電磁石の磁界によって移動子を浮上させる水平リニアス
ライダの模型図、第１０図，第１１図はそれぞれ重心浮
上制御ステップと傾角制御ステップの基本概念を示すブ
ロック線図である。１．２・・・・・・・・電磁石、３・・・・・・・・・・・・移動子、４，，　４．，　４３・・・・ＰＩ調節計、５１，　５
２．　５３・・・・補償回路、６１．６■，６３・・・
・操作部、７・・・・・・・・・・・・電流源、８・・・・・・・・・・・・Ｘｏ検出器、８，・・・・
・・・・・・・・Ｘ，検出器、９・・・・・・・・・・
・・θ発生器、１１・・・・・・・・・・・・速度検出
器、１２．　　１３・・・・・・・・遅延補償信号発生
器、ｌ４・・・・・・・・・・・・演算器。第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重さＭｇの移動子を設定された高さで水平に磁気
浮上させて水平方向に一定速度ｖで移動させるために、
それぞれほぼ鉛直方向を向く第１、第２の磁界を生成し
、移動子は第１、第２の磁界がそれぞれ移動子に作用す
る第１、第２の磁力によって浮上してその重心を第１、
第２の磁力の作用点間に置いて移動するリニアスライダ
装置の磁気浮上制御方法であって、移動子の重心を磁気浮上させる重心浮上制御ステップと
、移動子の重心を通りその移動方向に垂直な水平軸のまわ
りの、水平面に対する移動子の傾角を角度偏差として、
該角度偏差を補償する傾角制御ステップで成り、前記傾
角制御ステップは、角度誤差信号に応答して、比例定数をＫ＿１、積分時間
をＴ＿１とする比例・積分調節を行う第１のＰＩ調節信
号Ｐ＿１を生成し、比例定数をＫ＿Ｆ＿１として第１のＰＩ調節信号ｐ＿１
に比例する第１の磁力を移動子に作用させ、前記水平軸のまわりの、第１の磁力のトルクによって移
動子の傾角を制御し、前記傾角に対応する角度偏差信号を生成し、前記角度偏
差信号と、ＭｇｖＴ＿１／（Ｋ＿１Ｋ＿Ｆ＿１）の大き
さをもつ第１の遅延補償信号とを合成して角度誤差信号
を生成するステップを含んでいる磁気浮上制御方法。
（２）前記重心浮上制御ステップが、誤差信号に応答して、比例定数をＫ＿２、積分時間をＴ
＿２とする比例・積分制御を行う第２のＰＩ調節信号を
生成し、比例定数をＫ＿Ｆ＿２として第２のＰＩ調節信号に比例
する大きさの第２の磁力を発生し、第２の磁力によって移動子の重心の鉛直位置を制御し、重心の鉛直位置と設定位置との差に対応する偏差信号を
生成し、第１、第２の磁力がそれぞれ移動子に作用する作用点間
の水平距離をａとするとき、−ＭｇｖＴ＿２／（ａＫ＿
２Ｋ＿Ｆ＿２）の大きさをもつ第２の遅延補償信号と前
記偏差信号とを合成して誤差信号を生成するステップを
含む請求項１に記載の磁気浮上制御方法。
（３）前記重心浮上制御ステップが、誤差信号に応答して比例定数をＫ＿３、積分時間をＴ＿
３とする比例・積分制御を行う第３のＰＩ調節信号ｐ＿
３を生成し、任意の定数をＫ＿Ｆ＿３とし、第１のＰＩ調節信号ｐ＿
１および第３のＰＩ調節信号ｐ＿３からｐ＿３−（Ｋ＿
Ｆ＿１ｐ＿１）／Ｋ＿Ｆ＿３を演算し、前記定数Ｋ＿Ｆ＿３を比例定数として、ｐ＿３（Ｋ＿Ｆ
＿１ｐ＿１）／Ｋ＿Ｆ＿３に比例する大きさの第２の磁
力を発生し、重心の鉛直位置と設定位置との差に対応す
る誤差信号を生成するステップを含んでいる請求項１に
記載の磁気浮上制御方法。