JPH0640749B2 - 同期形リニアモ−タの制御装置 - Google Patents

同期形リニアモ−タの制御装置

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JPH0640749B2
JPH0640749B2 JP59051104A JP5110484A JPH0640749B2 JP H0640749 B2 JPH0640749 B2 JP H0640749B2 JP 59051104 A JP59051104 A JP 59051104A JP 5110484 A JP5110484 A JP 5110484A JP H0640749 B2 JPH0640749 B2 JP H0640749B2
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    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/002Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of propulsion for monorail vehicles, suspension vehicles or rack railways; for control of magnetic suspension or levitation for vehicles for propulsion purposes
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  • Control Of Vehicles With Linear Motors And Vehicles That Are Magnetically Levitated (AREA)
  • Control Of Linear Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、誘導反発式磁気浮上装置に用いられる同期
形リニアモータの制御装置に関するものである。
〔従来技術とその問題点〕 一般に、第1図および第2図に示されているような誘導
反発式磁気浮上用同期形リニアモータ1で界磁部2およ
び界磁部2をその構成要素に持つ被浮上体3を車両進行
方向Sに浮上走行させる場合、第3図に示される制御装
置4が用いられる。
この制御装置4は、界磁部2の定常進行速度を、電機子
部5に流れる電機子励磁電流の定常電流値として指令す
るための進行速度指令装置6、同期形リニアモータ1の
被浮上体の進行方向速度センサ7、進行方向速度センサ
7からの進行方向速度信号8および進行速度指令装置6
からの定常電流値指令信号9より、界磁部2を安定な進
行速度で浮上走行させるのに必要な電機子励磁電流値を
計算するための電機子励磁電流演算装置10、電機子励磁
電流演算装置10からの電機子励磁電流値指令信号11を受
け、図示されていない電源より電機子励磁電流値指令信
号11を目標値とした電機子励磁電流12を電機子部5に供
給する電機子励磁装置13を主たる構成要素として構成さ
れている。
しかし、このような制御装置を用いる制御方式では、浮
上走行時の外乱に対する同期形リニアモータの界磁部の
浮上方向の運動の安定性が極めて悪いという欠点が生じ
る。
〔発明の目的〕
この発明は、上述した従来装置の欠点を改良したもの
で、被浮上体の浮上方向の運動を、安定に保つことので
きる同期形リニアモータの制御装置を提供することを目
的としている。
〔発明の概要〕
この発明は、被浮上体に取り付けられた超電導電磁石を
その主たる構成要素とする界磁部と、前記界磁部を介し
て前記被浮上体に推進力および案内力を作用させる電機
子部と、前記界磁部を介して前記被浮上体を非接触浮上
支持する導電性コイルとを備えるとともに、前記被浮上
体の推進力を、前記被浮上体の浮上方向の移動距離情報
および前記被浮上体の進行方向の速度情報にもとづいて
制御することにより、浮上走行している被浮上体の浮上
方向の運動を安定に保つことを特徴とするものである。
〔発明の効果〕
この発明によれば、浮上量と走行速度とが相関関係を持
ちながら変動する同期型リニアモータにおいても、被浮
上体に作用する推進力をその浮上方向の移動距離情報お
よび進行方向の速度情報の両方にもとづいて制御するた
め、浮上量の変動を抑制しかつ迅速に収束させることが
できる。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の実施例を添付図面に基いて説明する。
第4図において、本発明の一実施例による同期形リニア
モータの制御装置14が全体として、ブロック図に概略的
に示されている。この制御装置14は、同期形リニアモー
タ1の界磁部2に取り付けられ界磁部と浮上用コイル部
間の距離から浮上方向距離信号を出力する浮上方向位置
センサ15、この界磁部2の進行方向速度23から進行方向
速度信号を得る進行方向速度センサ7′、これらセンサ
の信号より(1)式に基いて界磁部2に帰還すべき推進力
を発生するための帰還電流値を計算する帰還電流値演算
装置16、界磁部2の定常進行速度を、電機子部5に流れ
る電機子励磁電流の定常電流値として指令するための進
行速度指令装置6′、帰還電流値演算装置16からの帰還
電流値指令信号17および、進行速度指令装置6′からの
定常電流値指令信号9′より電機子部5が界磁部2に発
生する推進力18を得るために必要な電機子励磁電流値を
計算するための電機子励磁電流演算装置10′、電機子励
磁電流演算装置10′からの電機子励磁電流値指令信号1
1′を受け、図示されていない電源より、電機子励磁電
流値指令信号11′を目標値とした電機子励磁電流12′を
電機子部5の電機子に供給する電機子励磁装置13′をそ
の主たる構成要素として構成されている。
この実施例では、浮上用コイル部19と界磁部2との間の
距離、および界磁部2の進行方向の速度は、浮上方向位
置センサ15、進行方向速度センサ7′によりそれぞれ検
出され、浮上方向距離信号20進行方向速度信号8′に変
換されるが、これらの信号は、図示されていないFM送
受信器等を用い、帰還電流値演算装置16に無線で送られ
ている。
ここで、同期形リニアモータの界磁部2をその構成要素
としている被浮上体の定常浮上走行時に、電機子部5に
流す電流値をI0、界磁部2と浮上用コイル部19との間の
定常浮上高さをZ0、界磁部2の進行方向の定常速度を
x0とし、当該被浮上体が何らかの外乱を受けた際の界
磁部2と浮上用コイル19との間の浮上高さをZ、界磁部
2の進行方向の速度をVx、とすれば、同期形リニアモ
ータ1の電機子部5に流す電流値Iを、 I=K1(Vx−Vx0)+K2(Z−Z0) …(1) とすることにより達成することができる。
ただし、K1、K2は、同期形リニアモータの界磁部の浮
上方向の運動に対して要求される安定性の度合いによっ
て決定される定数である。尚、(1)式の右辺に表われる
1(Vx−Vx0)+K2(Z−Z0)の項をiとし、iを帰還
電流値と呼ぶことにする。すなわちi=K1(Vx−Vx0)
+K2(Z−Z0)とする。
次に、本発明の原理について説明する。
本発明の同期型リニアモータでは、被浮上体に推進力を
付与して速度Vを増加させると浮上量Zが増加する。
このことから明らかなように、浮上量Zと速度Vの間
には相関関係が存在する。今、被浮上体が一定速度Vx0
(=速度指令値)、浮上量Zで浮上走行していると
き、軌道の段差等により浮上量が(Z−Z)だけ増加
(減少)したとする。すると、列車に作用する浮上用コ
イルの電磁力による走行抵抗と同浮上力がともに減少
(増加)して速度Vが増加(減少)するとともに浮上
量Zが減少(増加)する。こうなると、浮上用コイルの
電磁力による走行抵抗と同浮上力がともに増加(減少)
し、速度Vが減少(増加)するとともに浮上量Zが増
加(減少)する。かくして、速度Vと浮上量Zは増減
を繰り返すことになる。この増減は、軌道上の浮上用コ
イル、同期型リニアモータの電機子コイルおよび被浮上
体の界磁部で構成される磁気浮上系に依存したものであ
ることは言うまでもない。以上のことから、推進力を制
御入力とし、被浮上体の定常浮上状態(Z=Z,V
=Vx0)の近傍でこの磁気浮上系に線形化を施せば、状
態変数には速度変動分(V−Vx0)の他に浮上量変動
分(Z−Z)が含まれることは明らかである。
本願発明の方式による同期型リニアモータの推進力は電
機子電流に比例するため、速度Vに加えて浮上量Zの
情報を(1) 式を介して推進力にフィードバックすれば、
磁気浮上系の状態変数の変動をより小さくするとともに
よく早く減衰させることが可能となり、浮上量Zを確実
に安定化することができる。
仮に第3図に示した従来例のように、進行方向速度セン
サ7のみを備えた制御構成であると、浮上量の変動分
(Z−Z)の推進力の制御に用いることができない。
つまり、被浮上体の浮上方向位置情報が推進力にフィー
ドバックされないので、速度変動に応じてのみ推進力が
変化するとそれに応じて浮上量Zも変動してしまう。浮
上量Zの変動は、浮上用コイルの電磁力を介して走行抵
抗の変動を引き起こし、この走行抵抗の変動でさらに速
度Vが変化する。結局、浮上量Zの変動と速度V
変動は浮上用コイルの電磁力を介した走行抵抗の変動に
依存することになる。この走行抵抗の変動は浮上用コイ
ルと界磁部の構成と配置で決定するため、(1) 式のK
のみの調節で浮上量Zの変動を減衰させても大きな効果
は期待できない。また、浮上量Zの変動に対しては推進
力が直接変化することがないため、浮上力が浮上量Zの
変動に応じて迅速に増加せず浮上量Zの変動幅を小さく
することが困難となる。
本発明では第4図に示すように、進行方向速度センサ
7′と浮上方向位置センサ15の両方を利用している。そ
のため、速度変動と浮上量変動の両方に応じて推進力が
直接的に変化する。そのため、浮上量と速度の相関関係
を浮上用コイルの電磁力に加えて推進力にも依存させる
ことができ、(1) 式のK,Kの調節でそれぞれの変
動をより小さくかつより早く収束させることが可能とな
る。つまり、被浮上体のより確実な安定走行,安定浮上
が達成されるようになる。
〔発明の他の実施例〕
なお、この発明は上記実施例に限定されるものではな
く、要旨を変更しない範囲において種々変形して実施す
ることができる。
例えば、上記実施例では、同期形リニアモータの界磁部
と当該同期リニアモータの浮上用コイル部との間の距離
情報および当該界磁部の浮上方向および進行方向の速度
情報を得るために、浮上方向位置センサ、進行方向速度
センサの2つを用いているが、これは、センサの種類、
個数および検出対象を制限するものではなく、センサの
検出対象を処理することにより、距離情報および速度情
報を得ることのできる装置であって何らさしつかえな
い。
また、上記実施例では、距離情報および速度情報から帰
還電流値演算装置16、進行速度指令装置6′、および電
機子電流演算装置10′、電機子励磁装置13′通して、電
機子部5が界磁部2に及ぼす推進力18を制御するために
帰還電流値を帰還しているが、これは帰還電流値の帰還
方式を限定するものではなく、いかなる帰還方式あるい
は帰還装置を用いても何らさしつかえない。
さらに、上記実施例では、本発明による同期形リニアモ
ータの制御装置の制御対象として、第1図および第2図
に示された構造を持つ同期形リニアモータを用いたが、
これは上記実施例の同期リニアモータの制御装置の制御
対象を限定するものではなく、いかなる構造を持つもの
であっても、本発明による同期形リニアモータの制御装
置の制御対象とすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による同期形リニアモータの制御装置
の一実施例に制御対象として用いられた同期形リニアモ
ータの概略的な構造を示す図である。第2図は、本発明
による同期形リニアモータの制御装置の一実施例に制御
対象として用いられた同期形リニアモータの概略的な断
面図である。第3図は、従来からの同期形リニアモータ
の制御装置の一例を示すブロック図である。第4図は、
本発明による同期形リニアモータの制御装置の一実施例
を示すブロック図である。 1……同期形リニアモータ、2……界磁部、3……被浮
上体、4……従来形制御装置、5……電機子部、6,6′
……進行速度指令装置、7,7′……進行方向速度セン
サ、8,8′……進行方向速度信号、9,9′……定常電流値
指令信号、10,10′……電機子励磁電流演算装置、11,1
1′……電機子励磁電流値指令信号、12,12′……電機子
励磁電流、13,13′……電機子励磁装置、14……制御装
置、15……浮上方向位置センサ、16……帰還電流値演算
装置、17……帰還電流値指令信号、18……推進力、19…
…浮上用コイル部、20……浮上方向距離信号、21……浮
上力、22……軌道支持構造物、23……界磁部進行方向速
度、24……界磁部と浮上用コイル部間の距離。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被浮上体に取り付けられる界磁部と、前記
    界磁部を介して前記被浮上体に推進力および案内力を作
    用させる電機子部と、前記界磁部を介して前記被浮上体
    を非接触浮上支持する導電性コイルとを備えるととも
    に、 前記被浮上体の推進力を、前記被浮上体の浮上方向の移
    動距離情報および前記被浮上体の進行方向の速度情報に
    もとづいて制御してなることを特徴とする同期形リニア
    モータの制御装置。
JP59051104A 1984-03-19 1984-03-19 同期形リニアモ−タの制御装置 Expired - Lifetime JPH0640749B2 (ja)

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