JPS59159418A - 磁気軸受装置の制御方法 - Google Patents

磁気軸受装置の制御方法

Info

Publication number
JPS59159418A
JPS59159418A JP3280283A JP3280283A JPS59159418A JP S59159418 A JPS59159418 A JP S59159418A JP 3280283 A JP3280283 A JP 3280283A JP 3280283 A JP3280283 A JP 3280283A JP S59159418 A JPS59159418 A JP S59159418A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
center
gravity
rotating shaft
weight
coefficient
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.)
Granted
Application number
JP3280283A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0245045B2 (ja
Inventor
Kiyoshi Ishida
石田 精
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.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Manufacturing Co 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 Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
Priority to JP3280283A priority Critical patent/JPH0245045B2/ja
Publication of JPS59159418A publication Critical patent/JPS59159418A/ja
Publication of JPH0245045B2 publication Critical patent/JPH0245045B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/044Active magnetic bearings
    • F16C32/0444Details of devices to control the actuation of the electromagnets

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】 本発明は磁気軸受装置の制御方法に関するものである。
磁気軸受は磁気力により回転体を全く無接触で空中支持
するため、潤滑の問題がないこと、特殊な環境の中でも
使用可能であること、捷だ摩擦、摩耗、騒音の問題が全
くないか、極めて小さいので、超高速運転が可能である
などの特長があるため、その実用化に向って磁気1抽受
装置の研究が盛X7に行なわれている。
本出願人は、先に回転軸の両端部を磁気軸受によって空
中支持した磁気軸受装置に卦いで、前記回転軸の両端部
に作用する磁気吸引力の相互干渉が生じないようにした
磁気軸受装置の制御方法を提案しているが(特願昭57
−217082)、本発明は、前記発明をさらに高性能
化するものである。
第1図は公知の横軸形磁気軸受装置を概念的に示した斜
視図、第2図はその制御ブロック図である。
第1図は、回転軸1の両端部に垂直方向の空中支持を行
なう対向する電磁石2,3及び4゜5と、水平方向の空
中支持を行なう対向する電磁石6,7及び8,9と、軸
方向の空中支持を行なう対向する電磁石10.11との
合計10個の電磁石を備えた例であり、回転軸1はそれ
ぞれの対向する電磁石の合力によって、前記対向するi
i磁石間の中間位置に空中支持されるものである。とこ
ろが従来の制御方法は、第2図に示すごとく、両端部電
磁石を夫々独立して制御する方法を採っているため、磁
気吸引力の相互干渉が発生し、安定した空中支持は、方
かなか得られなかった。
なお、第2図は、第1図に示した従来例の水平もしくは
垂直断面と、制御ブロック図を概念的に示したもので、
目標変位ZO1(電磁石20及び22と回転軸1とのす
き1)に変へr検出器12.13で検出した検出変位z
1.z2が一致するよう、zl及びx2を独立し−Cf
t1ll mlするようすを示しておシ、軸方向の電磁
石は、影響しないので省いである。図中、14.15は
一般的なPID調節計、16.17,18.19は電流
制御変換部である。、 こ\で相互干渉というのは、検出変位211を制御1し
たことによって、1灸出変1〜7□2が目標値からずれ
てしまうこと、又は、その逆のことを言うのであって、
多入力多出力の制伊1系ではさけかたい障害である。
とのような多入力多出力の1制徊1系を精度よく制御す
るためには、理論上は、いわゆる現代制御理論にもとづ
く手法を駆使すれば良すことは周知であり、磁気軸受に
適用した論文も発表されている(例えば「横軸形磁気軸
受の基本方程式と制御系設計」松利文夫氏他市気学会論
文誌56−019、昭和56年6月)。
しかしながら、現代制御理論による手法では、パラメー
タ決定の手順が繁雑で、しかも計算も相当複雑となるた
め、実用性に欠けるという問題があった。
前記特願昭57−217082で提案した発明は、上記
の問題点を解決することを目的と1〜でなされたもので
、現代制御理論によらない、実用的で相互干渉を除去で
きる磁気軸受装置の制御方法を提供するものであった。
以下、図面を用いて具体的に説明する。
寸ず、第3図に示す原理図により相互干渉について説明
する。
今、電磁石20と21の磁気吸引力の合力をF11電磁
石22と23の磁気吸引力の合力をF2、車ノラ0から
前記1・1の作用する地点までの長さを/4 、重心G
から前記F2の作用する地点までの長さを+2とすると
、重心(1回りの同転トルクTは次式にて衣わされる。
Tユt21.’2−t、ii”、          
  ・・・・・・(1)すなわち、Fl yF2が相互
に影響するふ・それがあることがわかる。
ところ−て、重心0回りの回転トルクTと重心GK働く
力Fに着目すれば、相互に干渉しない。
但し F−二F、+F2         ・・・・・
・(2)よ・つて(1) 、 (2)式よりt1十ノ、
2二1.とおりで、Fl +1)2を導ひけば、 となる。
また、回転軸1の重心GのF方向への* tta’i 
(立置からの変位をΔz、Flが作用するj也点の変位
をΔzl、F2が作用する地点の変位を△z2とすると
、次式が成立する。
(5’! (6)式より△2.θを導びくととなる。
そこで本発明は、T、Fが相互に干渉しないことと、上
述の(1)から(2)の関係式に基づいてT。
F制能Iループを構成したものである。
第4図にその具体的実施態様を示して説明する。
目標変位2゜と検出変r嶽xI+”2とのイ扁差1、△
ff1l 。
△グ2ば、係数器24.25.26.27によって前記
(7) (8)式に基づいて△2.θに変換される。
△X、θは、それぞれJ5I節計2B、29に入力され
、F指令、T指令を発する。
F指令、T指令は、係数器30,31゜32によって前
記(3) (43式に基づいてP’l+F2に変換され
、電流変換部16.17.18.19に入力される。
以上述べた構成とし7たことにより、回転軸1の重心G
に働く力Fと、重心回りのトルクTを制御できるので、
[−]転軸1の一端が外乱によって変位した場合でも他
輪に悪影響を匂えることなく所定位置に復帰でき、安定
性のある回転軸1の磁気力による空中支持が可能となっ
た。
以上述べたように、先に提案した発明では、互いに独立
なノぐラメータを制御量とするので、安定な運転を実現
できる方式であったが、そこでは重心67置を示す量t
l、t2 が既知である必要があった。
とこ・うで、この磁気軸受をモータにとりつけ、軸端に
刃物をつけこれをひんばんに取りかえようとする時、(
例えば工作機のように)その都度重心位置が移動し前記
AI + /、2の値がかわってくるので、互しに独立
なハ二ずのノξラメータ制御が干渉を及ぼすことになる
。そうなれば、安定な運転をすることができなくなり、
性能を低トさせて使うか、或いはその都度重心位置を正
しく求めて係数器の再設定をする必要がk・す、実用上
、難点があった。
そこで本発明は、前記難点を解消1〜るととを目的とし
て、重心に働く力Fにインパルス状外乱をjうえ、その
時の回転軸の動揺から、重心(S’l。
置によって定まるべき係数(以後、重心6r置係数と呼
ぶ)を逐次修正する動作をくり返すことによって、正し
い重心位置係数を設定する方法を提供するものである。
まず、水元+、+、11の主旨を図面を用いて説明する
第3図に示1〜だ状態で定常運転されてお抄、このとき
の重心位置係数4s(第4図のブロンする) 、 t2
s (同様に第4図のブロック24゜300にの分子の
値をこう呼ぶことにする)は■7 実際の値z11 A2と、それぞれ等しいものとする。
次に、この状態で回転@1の右端におもり33をLIX
lりつけた様子を第5図に示す。重心Gは、1、−もり
を取りつけたことによって、移動)、7た新だな重心G
Oに移動する。従ってそれにともなって、1−xB L
H’l/C、A2 t:J: 12c′ニ変化す、?、
 ?c 、l−K fx ル。
とこイ)が、このようにおもり33が取りつけら才1ノ
ことき、重心位1作係数11s 、 t2Sを修正しな
いでおくと、回転軸が動揺するl・ルクが発生してI−
まうことがある。
これを数式を用いで説明すると、例えば、重心に働く力
Fのみが生ずるよう指令F5  肴ニーlj、f−よう
とすれば、i’:I記(3) 、 (4)式に51.い
T=0.F=Fs  とおけに゛よいから、Fl、 F
21f、(9)、(1(1)式%式% ところが、う(際には、tl;づlI” + A2 &
:j: j−2゜に変化しているので、重心回pのト!
レク′1゛ンよ、(1)式のr−、とLl” 、 t2
忙12°に1べきかえた(1γ式(・ζ示すl・ルクが
生じる。
T−t2°F2− tloFl          ・
・・・・・(1)′前記(2) 、 (9)、 (to
) 、 (1)’式を整理すると、次の(11) 、 
(12)式が導ひかれる。
これは重心位置が移動すれば、(すなわちt15Nt1
0であれば)重心回沙のトルクTが発生し回転軸が重心
回9に振れてしまうことを示している。
これを防止するには、おもυ33が取りつけられた時点
で重心位置係数t(sをtlからtlOへ、t*5kt
zからt2°へ変更すれば良いのであるが、実用上、お
もり33は、不特定の形状・重擬であるから、41°、
t、′を求めることは非常に困難である。
そこで、わさと外乱を与えて、回転軸の振れを検出し、
前回設定した4s、tzsが適当かとうかを判断して、
適当でない場合は修正するという動作をくり返して、最
適値に収束させようとするのが本発明の主旨である。
すなわち、インパルス外乱を与えた直後のθが、θ〉O
のときは、4 s > AHoであるので、4sを小さ
くし、θ〈0のときは4 s (tloであるので、t
lsを大きくすれば良いのでちる。この処置をくり返す
ことにより4 s = 11°に収束する。上記方法を
実施する具体的構成例を第6図に示して説明する。
図において、36.37.38.39は乗算器であり、
2つの入力信号を莱算して1つの出力信号とする機能を
有するので、  tls””L+ +t2 s = t
 2に固定されていれば、第6図の回路は、第4図のそ
れに相当する部分と全く同一の機能を有することになる
本発明は、係数補正器34によって!’4 s 、 t
2 sを逐次修正することに特徴があり、そのアルゴリ
ズムのフローチャートは、第7図に示すものになる。
以下第7図を説明する。
今係数補正指令35が与えられると、このアルゴリズム
は、スタートする、 丑ず、初期運転か否かを判断し、初期運転であれば、 
 tls 、 72sを適当に設定し、θが安定すれば
、イン−ぐルス外乱F T)を与える。初期運転でなけ
れば、すぐにインパルス外乱F T)を力える。次に外
乱FDが印加されたih後のθが充分小さければ、tI
S+ノ、Sは適正であるので、係上補正動作は終了する
。θが充分小さくなければ、θ〉Oであれば、tlsを
少し小さく、12sを少し大きくシ、θくoであれば、
4sを少し太き(、tzsを少し小さくする。(但し、
  t2s=L −tlsの関係は満足するものとする
)これらの修正によってθが変動するので、θが安定し
たのち、再度インパルス外乱FDを与える。この処置を
くり返すことによってθは0に収束してゆき、充分小さ
くなった時点で係数補正動作は終了する。
以上述べたように、本発明によれば、軸端に荷重が加わ
った場合、人手を介さず軸受の重心位置係数を自動修正
できるので、相互干渉を発生させず安定運転を接続でき
るというすぐれた効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、磁気軸受の一例を示す説明図、第2図は従来
の磁気軸受の制御方法を説明するブロック図、第3図は
、相互干渉を説明するだめの原理図、第4図は、本出願
人が先に提案した発明の具体的実施例のブロック図、第
5図は、本発明が対象とする磁気軸受装置における重心
位置のずれを説明する図、第6図は、本発明の実施例の
ブロック図、第7図は、本発明のアルゴリズムを示すフ
ローチャートである。 1・・・回転軸、2〜it、20〜23・・・電磁石、
12.13・・・変位検出器、14,15.28゜29
・・・PID調節計、16〜19・・・ili流変流部
換部4〜27.30〜32・・・係数器、3311.お
もり、34・・・係数補正器、35・・・係数補正指令
、36〜39・・・乗算器。 特許出願人 株式会社安川電機製作所 第155 第3囲 第4問 第5′■ 第C闘 第7圓 −

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 同転軸の両端部に電磁石を設け、その電磁石の磁気吸引
    力によって回転軸を空中支持する磁気軸受装置において
    、前記回転軸両端部の磁気吸引力作用点における回転軸
    の変位偏差から回転軸の重心の変位偏差と重心回シの振
    れ角を算出し、前記重心の変位偏差と重心回シの振れ角
    がOになるよう、重心に働く力と重心回りのトルクを制
    御するよう前記両端部に設けた電磁石を制御するもので
    あって、前記電磁石を制御するとき、前記重心に働く力
    にインパルス状外乱を与え、その際の回転軸の動揺から
    、あらかじめ設定した重心位置係数と、実除の重心位置
    係数との大小関係を判断し、その差が方く々るように、
    重心位置係数を設定しなおすことを特徴とする磁気軸受
    装置の制御方法。
JP3280283A 1983-03-02 1983-03-02 Jikijikukesochinoseigyohoho Expired - Lifetime JPH0245045B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3280283A JPH0245045B2 (ja) 1983-03-02 1983-03-02 Jikijikukesochinoseigyohoho

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3280283A JPH0245045B2 (ja) 1983-03-02 1983-03-02 Jikijikukesochinoseigyohoho

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS59159418A true JPS59159418A (ja) 1984-09-10
JPH0245045B2 JPH0245045B2 (ja) 1990-10-08

Family

ID=12368970

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3280283A Expired - Lifetime JPH0245045B2 (ja) 1983-03-02 1983-03-02 Jikijikukesochinoseigyohoho

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0245045B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0620376A1 (en) * 1993-04-14 1994-10-19 Koyo Seiko Co., Ltd. Magnetic bearing apparatus
US9750648B2 (en) 2012-01-31 2017-09-05 Attends Healthcare Products, Inc. Devices and methods for treating accidental bowel leakage

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0620376A1 (en) * 1993-04-14 1994-10-19 Koyo Seiko Co., Ltd. Magnetic bearing apparatus
US5530306A (en) * 1993-04-14 1996-06-25 Koyo Seiko Co., Ltd. Magnetic bearing apparatus
US9750648B2 (en) 2012-01-31 2017-09-05 Attends Healthcare Products, Inc. Devices and methods for treating accidental bowel leakage
US9907711B2 (en) 2012-01-31 2018-03-06 Attends Healthcare Products, Inc. Devices and methods for treating accidental bowel leakage

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0245045B2 (ja) 1990-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101115698B1 (ko) 전동기 제어 장치
US4914365A (en) Control device for servo motor
US20160252896A1 (en) Motor controller having a function of suppressing vibrations
Dwivedi et al. Performance analysis and experimental validation of 2-DOF fractional-order controller for underactuated rotary inverted pendulum
JP3981773B2 (ja) ロボット制御装置
JPS615302A (ja) マニピユレ−タの制御装置
JPS59159418A (ja) 磁気軸受装置の制御方法
JPS583001A (ja) ロボツト制御方式
Bianco et al. Smooth profile generation for a tile printing machine
Tabatabaei Design of a fractional order adaptive controller for velocity control of a permanent magnet synchronous motor
JPH06351270A (ja) 超音波モータ制御装置
JP2888595B2 (ja) モータ制御装置
JP4293695B2 (ja) 磁気軸受制御装置
JPH03107384A (ja) モータ駆動制御装置
Baines et al. Feedback linearized joint torque control of a geared, DC motor driven industrial robot
Li et al. Double loop DR-PID control of a rotary inverted pendulum
JP5115783B2 (ja) ステージ
JP2784002B2 (ja) 加速度制御形サーボシステム
Ranftl et al. High speed visual servoing with ultrasonic motors
JPH0224078A (ja) マニピュレータ制御装置
JPS5858886A (ja) 直流電動機の加速度制御装置
Nagy et al. Comparison of PI and PDF controls of a manipulator arm
JPH077307B2 (ja) ロボットの非干渉化制御方法
JPH0231407B2 (ja) Ichigimekikonoseigyohoshiki
JPH0468410A (ja) サーボ制御装置