JPH11327656A - センサレス自励共振型電磁振動装置 - Google Patents
センサレス自励共振型電磁振動装置Info
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- JPH11327656A JPH11327656A JP10132387A JP13238798A JPH11327656A JP H11327656 A JPH11327656 A JP H11327656A JP 10132387 A JP10132387 A JP 10132387A JP 13238798 A JP13238798 A JP 13238798A JP H11327656 A JPH11327656 A JP H11327656A
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- Control Of Electric Motors In General (AREA)
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Abstract
利用した、粉体を搬送する電磁フィーダにおいて、固有
振動特性に対応する共振現象を正確に応用し、電磁石の
小型化、急速加振、急速停止、高精度の搬送量制御など
を可能にする、ローコストで高性能の電磁フィーダ装置
を提供する。 【解決手段】 電磁石1の吸引力とバネ3の復元力とを
利用した振動機械装置において、センサレス変位演算器
5によって振動体の変位xを演算し、その変位を速度演
算器9を通して演算された速度を指令に負帰還した偏差
をPI演算及び平方根演算して電流指令振幅を得る演算
手段16,17と、前記電流指令振幅と速度位相演算器
12の出力との積を求め、さらに変位との積に基づいて
前記電磁石に電流を供給する電流制御パワーアンプ21
とを備えることにより、前記電磁石の振動の加速度を制
御する、センサレス自励共振型電磁振動装置。
Description
バネの復元力による振動を利用した、粉粒体を搬送する
センサレス自励共振型電磁振動装置に関するものであ
る。
機用制御装置として、特開平5−224756号公報に
開示されたものがある。これは、電磁石電流の基本波と
第3高調波の位相が共に90°となる周波数を検出追従
する方式で、共振型の電磁振動制御を行うものである。
式は、基本波、第3高調波について位相検出を行うた
め、コストが高いという問題があった。本発明が解決し
ようとする課題は、電磁石の吸引力とバネの復元力によ
る振動を利用した粉粒体の振動搬送装置において、電磁
石自身を距離センサとする自励共振型の振動制御を行
い、急速加振、急速停止、搬送量制御などを可能にする
ローコストで高性能の装置を提供することにある。
め、本発明のセンサレス自励共振型電磁振動装置は、電
磁石の吸引力とバネの復元力とを利用して被振動体を振
動させる粉粒体の振動搬送装置において、前記被振動体
を加振する電磁石のコイルに通電する電流制御PWMイ
ンバータの電流を検出する電流センサと、この電流セン
サで得られる電流を微分し、得られた電流微分電圧から
リップル電圧を整流して絶対値を求め、これを振動体の
変位の情報量とするセンサレス変位演算手段と、前記変
位の情報量からノイズ成分を除去して検出電位xdとす
るローパスフィルタと、前記変位の情報量から特定の周
波数帯域を選択して振動の振幅xAdを得るバンドパスフ
ィルタと、前記振動の振幅xAdを所定の基準値と比較し
て方形波電圧を得る比較器と、この比較器の出力を積分
して三角波を得る積分回路と、この積分回路で生成され
た三角波を一定振幅の正弦波に整形し、振動速度の位相
を求める関数発生器と、前記検出振幅xAdを微分して、
振動速度を求め、その絶対値を演算する搬送速度演算回
路と、この求められた振動速度を搬送量指令に負帰還
し、その誤差をPID演算するPID制御器と、PID
制御器の出力の平方根演算を行う平方根演算器と、この
平方根演算値と、前記振動速度の位相との積を求める第
1の乗算器と、前記第1の演算器の出力と前記検出変位
xdとの積を求める第2の乗算器とを備え、この第2の
乗算器の出力を電流指令として、電流制御PWMインバ
ータに与え、電磁石に通電し吸引力を発生させることを
特徴とする。
する。図2は振動体のセンサレス変位検出の手段を示す
ものであり、電流制御PWMインバータ21によって、
電磁石コイル22に通電する電流Iは、10KHzのキ
ャリヤ周波数によるトランジスタTR1,TR2のスイ
ッチングリップル電流を含んでいる。このリップル電流
は、電源電圧EDCと電磁石コア間の距離xによって決ま
る自己インダクタンスLとの関係で決定される。
である。 EDC≒L(dI/dt)・・・・・(トランジスタONの期間) −EDC≒L(dI/dt)・・・・・(トランジスタOFFの期間) L≒(μ0AN2/2x)[H]・・・・(自己インダクタンス) ここで、μ0は4π×10-7[H/m]、Aは磁極面積
[m2]、Nはコイル巻回数である。
分演算し、絶対値演算(全波整流)し、キャリヤリップ
ルを消去するために、LPF19または機械共振周波数
近辺のBPF8を通して、センサレスに距離xに対応す
るxdと振幅に対応するxAdを演算検出する。ここで、
ISは電流指令(機械振動用)、I0は演算用電流指令
(5%程度の一定値)である。
ある。電磁石の吸引力F[N]、振動体の質量M[K
g]、バネ定数K[N/m]、振動のダンピング係数D
[N/m/s]、変位x[m]とすると、一般式として
次式で表される。 F=M・d2x/dt2+D・dx/dt+Kx・・・(1)
って、左辺はF−D・dx/dt=0となるようにFを
制御すればよい。すなわち、電磁石の吸引力Fを、速度
ベクトルの位相で、振動減衰力を消去する量だけ制御す
れば、機械系の固有振動に共振した定振幅制御が実現で
きる。
て説明する。電磁石の吸引力Fは、次式で示すように非
線形である。 F[N]=(μ0AN2/2)(I/x)2
を線形化することが必要である。したがって、線形化の
ためI0(I/I0)1/2×(x/x0)の値を電磁石の電
流にすれば次式のように、力が線形化できる。 F[N]=(μ0AN2/2)(I0/x0)2(I/I0) =(μ0AN2I0/2x0 2)×I=L0(I0/x0)×I ここで、x0は基準ギャップ距離[m]、I0は基準電流
[A]、L0は基準インダクタンスである。
説明する。上記の電磁石吸引力Fを固有振動ベクトル化
し、線形化するために、PID16の出力に図3の演算
を行う。
す。前記の演算方式によって、制御系は図4に示す伝達
関数ブロック図のように表現され、安定な振動制御が可
能になる。この開ループ伝達関数G0は、次式で表さ
れ、 G0={PKv(1+IS)(1+dS)/IS(1+TS)(1+tS)(MS+D)}×(I0
/x0)L0 ダンピング係数D=0でも、微分時定数dを選ぶことで
安定に制御できる。但し、P:比例ゲイン、I:積分時
定数、d:微分時定数、t:ノイズカット時定数、
Kv:振動速度検出係数、T:速度検出フィルター時定
数である。
は電磁石、2は振動体、3はバネ、4は電流変成器(C
T)、5はセンサレス変位演算器、6は微分回路、7は
絶対値演算回路、8はバンドパスフィルタ、9は搬送速
度演算器、10は微分回路、11は絶対値演算回路、1
2は速度位相演算器、13は比較器、14は積分回路、
15は正弦波整形回路、16はPID演算器、17は平
方根演算回路、18は乗算器、19はローパスフィル
タ、20は乗算器、21はPWMインバータ、22は電
磁石コイル、23は搬送量指令回路である。
ら与えられる電流をCT4で検出し、微分回路6で微分
し、絶対値演算回路7で演算された電流値の絶対値を、
LPF19及びBPF8を通じて振動体の変位x及び振
幅xAを演算検出する(センサレス検出)。ついで振幅
検出xAdを比較器13で基準値と比較し、積分回路14
で積分し、正弦波整形回路15で正弦波整形して速度位
相を演算する。一方、微分回路10でxAdを微分し、絶
対値演算回路11で絶対値を求めて搬送速度を演算し、
これを搬送量指令に負帰還してPID演算器16でPI
D演算制御出力を得る。なお、この平方根演算を平方根
演算回路17で行う。この値と前記速度位相との乗算値
を求め、さらにこの値と、前記変位検出xdとの乗算値
を求め、電流制御PWMインバータ21に与え、電磁石
1に通電する。
復元力による振動を利用した粉粒体の振動搬送装置にお
いて、電磁石自身を距離センサとする自励共振型の振動
制御を行い、急速加振、急速停止、搬送量制御などを可
能にするローコストで高性能の装置が実現できる。
って説明する。図5は図1の搬送量指令回路23の詳細
を示すもので、図中31は電圧設定器、32は分圧回
路、33は高速・低速切替スイッチ、34は増幅器であ
る。
示すもので、図中35はゲイン調整器、36は微分・積
分回路、37は起動・停止スイッチである。
詳細を示すもので、図7(b)は入力電圧と出力電圧の
関係を示す特性図である。
送速度演算回路9の詳細を示すものである。図中38は
ノイズ除去のためのローパスフィルタである。
詳細を示すもので、図中39は増幅とリップル除去用の
増幅器である。
速度ベクトルに対応し、且つ、ギャップの距離に対応す
る電流指令を得るものである。
図を示す。図10はセンサレス演算検出波形と従来の加
速度センサ波形を比較したもので、センサレス演算によ
る本発明の方が、ノイズの少ない良い特性が得られてい
ることが分かる。
流Iを示している。xdとIの位相差が90°であり、
振動速度位相に固定された電流であることを示してい
る。
mm、高速2mm)を示すものであり、速度指令を急変
した場合、応答速度、制御の安定性が良好であることが
分かる。
すると、PID、平方根演算、2個の乗算器、正弦波整
形、LPF、BPFなどがローコストに行える。但し、
センサレス変位演算はアナログ方式とする。
石の吸引力とバネの復元力による振動を利用した粉粒体
の振動搬送装置において、電磁石自身を距離センサとす
る自励共振型の振動制御を行い、急速加振、急速停止、
搬送量制御などを可能にするローコストで高性能の装置
が実現できる。
る。
示すブロック図である。
演算のブロック図である。
る。
である。
である。
で、(a)は回路図、(b)は入出力電圧の関係を示す
特性図である。
回路の詳細を示す回路図である。
す回路図である。
ンサ波形図である。
す特性図である。
(CT)、5 センサレス変位演算器、6 微分回路、
7 絶対値演算回路、8 バンドパスフィルタ、9搬送
速度演算器、10 微分回路、11 絶対値演算回路、
12 速度位相演算器、13 比較器、14 積分回
路、15 正弦波整形回路、16 PID演算器、17
平方根演算回路、18 乗算器、19 ローパスフィ
ルタ、20乗算器、21 PWMインバータ、22 電
磁石コイル、23 搬送量指令回路、31 電圧設定
器、32 分圧回路、33 高速・低速切替スイッチ、
34増幅器、35 ゲイン調整器、36 微分・積分回
路、37 起動・停止スイッチ、38 ローパスフィル
タ、39 増幅器
Claims (1)
- 【請求項1】 電磁石の吸引力とバネの復元力とを利用
して被振動体を振動させる粉粒体の振動搬送装置におい
て、 前記被振動体を加振する電磁石のコイルに通電する電流
制御PWMインバータの電流を検出する電流センサと、 この電流センサで得られる電流を微分し、得られた電流
微分電圧からリップル電圧を整流して絶対値を求め、こ
れを振動体の変位の情報量とするセンサレス変位演算手
段と、 前記変位の情報量からノイズ成分を除去して検出電位x
dとするローパスフィルタと、 前記変位の情報量から特定の周波数帯域を選択して振動
の振幅xAdを得るバンドパスフィルタと、 前記振動の振幅xAdを所定の基準値と比較して方形波電
圧を得る比較器と、 この比較器の出力を積分して三角波を得る積分回路と、 この積分回路で生成された三角波を一定振幅の正弦波に
整形し、振動速度の位相を求める関数発生器と、 前記検出振幅xAdを微分して、振動速度を求め、その絶
対値を演算する搬送速度演算回路と、 この求められた振動速度を搬送量指令に負帰還し、その
誤差をPID演算するPID制御器と、 PID制御器の出力の平方根演算を行う平方根演算器
と、 この平方根演算値と、前記振動速度の位相との積を求め
る第1の乗算器と、 前記第1の演算器の出力と前記検出変位xdとの積を求
める第2の乗算器とを備え、 この第2の乗算器の出力を電流指令として、電流制御P
WMインバータに与え、電磁石に通電し吸引力を発生さ
せることを特徴とする、センサレス共振型電磁振動装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13238798A JP4041211B2 (ja) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | センサレス自励共振型電磁振動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13238798A JP4041211B2 (ja) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | センサレス自励共振型電磁振動装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11327656A true JPH11327656A (ja) | 1999-11-26 |
JP4041211B2 JP4041211B2 (ja) | 2008-01-30 |
Family
ID=15080205
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13238798A Expired - Lifetime JP4041211B2 (ja) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | センサレス自励共振型電磁振動装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4041211B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001137778A (ja) * | 1999-11-12 | 2001-05-22 | Murakami Seiki Kosakusho:Kk | センサレス自励共振型電磁振動装置 |
WO2016140161A1 (ja) * | 2015-03-05 | 2016-09-09 | シンフォニアテクノロジー株式会社 | 振動フィーダ用制御装置及び振動フィーダ |
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JPH05224756A (ja) * | 1992-02-12 | 1993-09-03 | Meiji Eng Kk | 共振型電磁振動機用制御装置 |
JPH0760188A (ja) * | 1993-06-16 | 1995-03-07 | Ykk Kk | 自励振動式パーツフィーダの共振周波数制御方法とその装置 |
JPH10116125A (ja) * | 1996-10-14 | 1998-05-06 | Aisan Ind Co Ltd | 振動体駆動装置及び粉体供給装置 |
-
1998
- 1998-05-14 JP JP13238798A patent/JP4041211B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN107428476A (zh) * | 2015-03-05 | 2017-12-01 | 昕芙旎雅有限公司 | 振动供料器用控制装置和振动供料器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4041211B2 (ja) | 2008-01-30 |
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