KR20100060592A - Levitation control method using measured flux - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A levitation control method of a magnetic levitation vehicle is provided to improve safety of levitation control with regard to the variation of an electromagnet property by constantly controlling a magnetic flux between the electromagnet and a rail. CONSTITUTION: Magnetic flux measurement data is obtained by repeatedly measuring magnetic flux between an electromagnet and a rail while changing a gap between the electromagnet and the rail. A magnetic flux function is produced using the magnetic flux measurement data. Magnetic flux function validity is identified to determine whether a magnetic flux function is constant. A final control voltage(506) is determined by adding a magnetic control voltage(505-2) to a supply control voltage(505-1).

Description

자기부상 차량의 부상 제어 방법{Levitation Control Method Using Measured Flux}Llevation Control Method Using Measured Flux

본 발명은 자기부상 차량의 부상 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자석과 레일 사이에 형성되는 자속을 실험적으로 측정하고, 이 측정 데이터를 기반으로 자기부상 차량의 부상 제어에 대한 안정성을 확보할 수 있도록 한 자기부상 차량의 부상 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a levitation control method of a magnetic levitation vehicle, and more particularly, to experimentally measure the magnetic flux formed between the electromagnet and the rail, and to ensure the stability of the levitation control of the magnetic levitation vehicle based on this measurement data. It relates to a method of controlling the injury of a magnetic levitation vehicle.

첨부한 도 1은 자기부상 시스템을 나타내는 개략도로서, 자기부상 차량측에 장착되는 전자석(101)이 레일(102)과 일정한 갭(GAP)을 유지하는 상태에서, 부상 제어기에 대한 입력단에는 가속도센서(104), 공극센서(103)가 연결되고, 출력은 상기 전자석(101)에 인가할 제어전압(106)과 상기 전자석(101)에 감긴 코일에 인가되는 코일전류(105)가 된다.1 is a schematic diagram showing a magnetic levitation system. In the state in which the electromagnet 101 mounted on the magnetic levitation vehicle maintains a constant gap with the rail 102, an acceleration sensor ( 104, the air gap sensor 103 is connected, and the output is a control voltage 106 to be applied to the electromagnet 101 and a coil current 105 to be applied to a coil wound around the electromagnet 101.

이에, 상기 전자석 코일에 인가된 전압에 의해 유기된 전류(105)와 공극에 의해 발생하는 전자기력에 의해 자기부상 차량이 부상하게 된다.Accordingly, the magnetic levitation vehicle is injured by the electromagnetic force generated by the current 105 and the air gap induced by the voltage applied to the electromagnet coil.

종래에는, 자기부상 차량에 대한 부상 제어용 전압을 상기 공극센서(103)의 출력, 공극센서(103)의 검출값을 미분한 수직방향 속도, 상기 가속도센서(104)의 출력을 사용하여 다음의 수학식1로 구한다.Conventionally, the following mathematical equation is performed using the output of the air gap sensor 103, the vertical speed differentiating the detected value of the air gap sensor 103, and the output of the acceleration sensor 104 using the output of the float control voltage for the magnetic levitation vehicle. Obtained by Equation 1.

Figure 112008082075532-PAT00001
Figure 112008082075532-PAT00001

통상, 부상 제어기의 이득 값은 자기부상 시스템의 복잡성으로 정확한 모델링이 어렵기 때문에 차량 실험을 통해서 구해지며, 이를 위한 튜닝 작업에 상당한 시간이 소요된다.In general, the gain value of the flotation controller is obtained through vehicle experiments because it is difficult to accurately model due to the complexity of the magnetic levitation system.

또한, 종래에는 전자석과 레일간의 공극과 마그네트의 진동만으로 제어기 이득을 예측하기 때문에 전자석의 특성 변화에 대응할 수 없는 단점이 있다.In addition, conventionally, since the controller gain is predicted only by the vibration of the gap between the electromagnet and the rail and the magnet, there is a disadvantage in that it cannot cope with the change in the characteristics of the electromagnet.

예를 들어, 차량을 장시간 운전하면 전자석의 온도가 상승하며 전자석 저항값이 증가하기 때문에 부상력이 저하되고, 따라서 이전에 튜닝한 이득값의 제어 성능은 떨어지게 된다.For example, when the vehicle is driven for a long time, the temperature of the electromagnet is increased and the electromagnet resistance value is increased, so that the flotation force is lowered, and thus the control performance of the previously tuned gain value is deteriorated.

따라서, 상기와 같이 자기부상 시스템에 관한 정확한 별도의 모델이 없어 제어기 이득을 예측하기 어렵기 때문에 실험을 통한 튜닝으로 적절한 이득을 정하고 있다. Therefore, since there is no accurate separate model of the magnetic levitation system as described above, it is difficult to predict the controller gain, and thus, an appropriate gain is determined through experimentation tuning.

그러나, 대차 단위, 차량 단위의 실험을 통한 제어기 튜닝은 많은 시간과 인력을 필요로 하며 튜닝 과정에서 잘못된 이득 때문에 흡착과 낙하가 반복되면 대차와 차량에 기계적인 손상을 줄 수 있다.However, controller tuning by experiment of bogie unit and vehicle unit requires a lot of time and manpower, and if the adsorption and drop are repeated due to wrong gain in the tuning process, it may cause mechanical damage to bogie and vehicle.

이에, 전자석의 응답성, 전자석과 레일 사이에서 자속 손실, 온도가 올라갈수록 저하되는 자기력 특성 등을 고려하여 설계되지 않음에 따라 부상제어기를 튜닝하는데 수반되는 시행착오들을 최소화하고, 전자석 특성인 자기력을 고려하는 제어기의 설계가 요구되고 있다.Therefore, it is not designed in consideration of the responsiveness of the electromagnet, the magnetic flux loss between the electromagnet and the rail, and the magnetic force characteristics that decrease as the temperature rises, thereby minimizing the trial and error associated with tuning the float controller and minimizing the magnetic force, the electromagnet characteristic. The design of the controller under consideration is required.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 전자석과 레일 사이에 형성되는 자속을 실험적으로 측정하고, 이 측정 데이터를 기반으로 자기부상 차량의 부상 제어를 실시함으로써, 전자석 특성이 외란에 의해 변화하더라도 자속을 항상 일정하게 제어하기 때문에 전자석 특성 변화에 대한 부상제어 안정성을 향상시킬 수 있도록 한 자기부상 차량의 부상 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in order to solve the above problems, by experimentally measuring the magnetic flux formed between the electromagnet and the rail, and based on the measurement data to perform the levitation control of the magnetic levitation vehicle, electromagnet characteristics to disturbance It is an object of the present invention to provide a method of controlling the injury of a magnetic levitation vehicle to improve the stability of the floating control against the change in the characteristics of the electromagnet because the magnetic flux is constantly controlled even if the change is caused by the change.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 자속측정 데이터를 구비하는 단계와; 상기 자속측정 데이터를 이용하여 자속함수를 구하는 단계와; 상기 자속함수가 일정한지 여부를 판단하기 위하여 자속함수 타당성을 확인하는 단계와; 자속를 일정하게 제어하는 제어전압과 공극을 일정하게 제어하는 제어전압을 더하여 최종 제어전압을 결정하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기부상 차량의 부상 제어 방법을 제공한다.The present invention for achieving the above object comprises the steps of having a flux measurement data; Obtaining a flux function using the flux measurement data; Checking the validity of the flux function to determine whether the flux function is constant; Determining a final control voltage by adding a control voltage for constantly controlling the magnetic flux and a control voltage for constantly controlling the air gap; It provides a injury control method of the magnetic levitation vehicle comprising a.

바람직한 일 구현예로서, 상기 자속측정 데이터를 구비하는 단계는: 레일과 전자석의 사이의 공극을 고정시킨 후, 전류 발생기에서 몇 단계로 전류를 변화시키면서 전자석과 레일 사이의 자속을 자속측정기에서 측정하는 제1단계와; 전자석과 레일간의 공극을 변화시키면서 상기 제1단계를 반복하여 자속측정 데이터를 수집하는 제2단계; 로 진행되는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the step of providing the magnetic flux measurement data comprises: measuring the magnetic flux between the electromagnet and the rail in a flux meter while changing the current in several steps in the current generator after fixing the gap between the rail and the electromagnet. A first step; A second step of collecting magnetic flux measurement data by repeating the first step while changing the gap between the electromagnet and the rail; It characterized in that proceeds to.

바람직한 다른 구현예로서, 상기 자속함수를 구하는 단계에서의 자속함수는 선형보간에 의한

Figure 112008082075532-PAT00002
로 구해지는 것을 특징으로 한다.In another preferred embodiment, the flux function in the step of obtaining the flux function is determined by linear interpolation.
Figure 112008082075532-PAT00002
It is characterized by being obtained by.

바람직한 또 다른 구현예로서, 상기 자속함수 타당성 확인 단계는 상기 자속함수와 자속측정 데이터를 같은 그래프에 그려 서로 비교하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In another preferred embodiment, the magnetic flux function validation step is characterized by comparing the magnetic flux function and the magnetic flux measurement data by drawing on the same graph.

바람직한 또 다른 구현예로서, 상기 최종 제어전압을 결정하는 단계에서, 상기 자속을 일정하게 하는 전압은 부상시스템의 전자석 코일 전류에 전자석 저항을 곱한 결과에서, 공극과 전류신호의 입력에 의하여 구해진 자속함수와 기준전류와 공극레퍼런스에서 구한 자속레퍼런스의 차이값인 자속오차에 이득을 곱한 결과를 빼서 구해지는 것을 특징으로 한다.In another preferred embodiment, in the step of determining the final control voltage, the flux constant voltage is obtained by multiplying the electromagnet resistance by the electromagnet coil current of the floating system, the flux function determined by the input of the air gap and the current signal. And is obtained by subtracting the result of multiplying the gain by the magnetic flux error, which is the difference between the magnetic flux reference obtained from the reference current and the void reference.

또한, 상기 최종 제어전압을 결정하는 단계에서, 상기 공극을 일정하게 하는 전압은 필터된 공극값에서 공극 레퍼런스의 차이값인 공극오차에 공극이득을 곱한 값에서, 필터된 공극값이 2차의 미분필터를 거친 수직방향속도 이득을 더하여 구하 는 것을 특징으로 한다.Further, in the step of determining the final control voltage, the voltage which makes the gap constant is the value of the pore error multiplied by the pore gain, which is the difference value of the pore reference from the filtered pore value, and the filtered pore value is the second derivative. It is characterized by adding the vertical velocity gain through the filter.

특히, 상기 최종 제어전압은 자속를 일정하게 제어하는 제어전압과 공극을 일정하게 제어하는 제어전압을 더한 값으로서,

Figure 112008082075532-PAT00003
로부터 구해지는 것을 특징으로 한다.In particular, the final control voltage is a value obtained by adding a control voltage for controlling the magnetic flux constantly and a control voltage for controlling the air gap constantly.
Figure 112008082075532-PAT00003
It is characterized by obtaining from.

한편, 상기 미분필터는 유효 대역을 갖는

Figure 112008082075532-PAT00004
로 표현되는 이차 미분필터를 사용하고, 상기 공극 및 전류신호에 대하여
Figure 112008082075532-PAT00005
로 표현되는 저대역 필터를 사용하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the differential filter has an effective band
Figure 112008082075532-PAT00004
By using a second differential filter represented by the
Figure 112008082075532-PAT00005
It is characterized by using a low pass filter represented by.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.Through the above problem solving means, the present invention provides the following effects.

본 발명에 따르면, 자기부상 차량의 부상 제어를 위한 부상제어기 튜닝에 소요되는 시간을 줄일 수 있고, 전자석 특성이 외란에 의해 변화하더라도 전자석 특성을 대표하는 자속을 항상 일정하게 제어하기 때문에 전자석 특성 변화에 대하여 부상 제어의 안정성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, it is possible to reduce the time required to tune the injury controller for the injury control of the magnetic levitation vehicle, and even if the electromagnet characteristics change due to disturbance, the magnetic flux representative of the electromagnet characteristics is constantly controlled so that the change in the electromagnet characteristics changes. The stability of the flotation control can be improved.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따르면, 종래기술에 따른 문제점을 해결하기 위해 전자석과 레일사이의 자속을 실측하여 이를 바탕으로 부상제어기를 설계한다.According to the present invention, in order to solve the problems according to the prior art, by measuring the magnetic flux between the electromagnet and the rail based on the design of the float controller.

본 발명에 따른 부상제어기에 의하면, 일정범위의 전류와 공극으로 자속함수를 실험으로 구하고, 현재 공극과 전류에서 자속함수를 통해 구한 자속값과 공극 레퍼런스와 기준 전류값에서의 자속값을 자속레퍼런스로 하여 그 차이값을 자속오차로 구하여, 이 자속오차를 영으로 제어하는 점에 특징이 있다.According to the floating controller according to the present invention, the magnetic flux function is obtained by experiments with a current and a gap of a certain range, and the magnetic flux value obtained from the magnetic flux function at the current air gap and the current, and the magnetic flux value at the air gap reference and the reference current value as the magnetic flux reference. The difference is determined by the magnetic flux error, and the magnetic flux error is controlled to zero.

특히, 본 발명에 따르면, 상기 자속오차가 영이 되는 해는 전류와 공극의 조합으로 주어지기 때문에 상기 자속오차가 영이라고 하여도, 부상제어의 최종 목적인 부상공극 오차를 없애는 것은 아니기 때문에 부상공극 오차를 영으로 하는 제어기를 더하여 최종적인 부상제어기를 구성한 점에 특징이 있다.In particular, according to the present invention, since the solution in which the magnetic flux error is zero is given by a combination of current and air gap, even if the magnetic flux error is zero, the floating air gap error is not eliminated because the magnetic flux error is not eliminated. In addition to the zero controller, the final floating controller is characterized.

여기서, 본 발명에 따른 부상제어기에 의하여 이루어지는 자기부상 차량의 부상 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.Here, the injury control method of the magnetic levitation vehicle made by the injury controller according to the present invention will be described.

자속함수를 구하기 위해서는 첨부한 도 2와 같은 실험 장치를 구비하여 자속을 측정한다.In order to obtain the magnetic flux function, the magnetic flux is measured with an experimental apparatus as shown in FIG. 2.

우선, 공극고정장치(201)로 레일(203)과 전자석의 사이의 공극을 고정시키고, 다음으로 0[A]에서 60[A]까지 발생시킬 수 있는 전류 발생기(202)에서 몇 단계로 전류를 변화시키면, 이때 전자석과 레일(203) 사이의 자속 경로(205)를 따라 생성되는 자속을 자속측정기(204)에서 측정한다.First, the air gap between the rail 203 and the electromagnet is fixed by the air gap fixing device 201, and the current is generated in several steps in the current generator 202 which can generate 0 [A] to 60 [A]. If changed, the magnetic flux generated along the magnetic flux path 205 between the electromagnet and the rail 203 is measured by the magnetic flux meter 204.

다시, 상기 공극고정장치(201)를 조절하여 전자석과 레일간의 공극을 변화시키면서 위의 과정을 반복함으로써, 첨부한 도 3에 기재된 바와 같은 자속측정 데이터가 수집된다.Again, by repeating the above process while changing the gap between the electromagnet and the rail by adjusting the pore fixing device 201, the magnetic flux measurement data as described in FIG.

다음으로, 도 3의 자속측정 데이터를 이용하여 자속함수를 구한다. Next, the magnetic flux function is obtained using the magnetic flux measurement data of FIG. 3.

상기 자속함수는 선형보간에 의해 다음의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.The magnetic flux function can be expressed by Equation 2 below by linear interpolation.

Figure 112008082075532-PAT00006
Figure 112008082075532-PAT00006

위의 수학식 2에서, i는 전류, c는 공극이고, n1,n2,n3,n4,n5,n6은 다음과 같이 구할 수 있다.In Equation 2, i is a current, c is a void, n 1 , n 2 , n 3 , n 4 , n 5 , n 6 can be obtained as follows.

n1 = 3.689ㆍ10-6 n 1 = 3.689 · 10 -6

n2 = -1.305ㆍ10-4 n 2 = -1.305 · 10 -4

n3 = 1.391ㆍ10-3 n 3 = 1.391 · 10 -3

n4 = 3.86852ㆍ10-5 n 4 = 3.8685210 -5

n5 = -0.00133n 5 = -0.00133

n6 = 0.01525n 6 = 0.01525

다음으로, 상기와 같이 구한 자속함수의 타당성을 확인하는 단계로서, 도 4에 도시된 바와 같이 수학식 2로 구한 자속함수와 도 3의 데이터를 같은 그래프에 그려 비교하여 자속함수의 타당성을 확인한다.Next, as a step of confirming the validity of the flux function obtained as described above, as shown in FIG. 4, the magnetic flux function obtained by Equation 2 and the data of FIG. 3 are drawn on the same graph to check the validity of the flux function. .

즉, 도 4에서 보는 바와 같이 수학식 2로 구한 자속함수(401)와 도 3의 데이터를 기반으로 그려진 자속함수 그래프(402)를 비교하여 자속함수의 타당성을 확인할 수 있다.That is, the validity of the magnetic flux function can be confirmed by comparing the magnetic flux function 401 obtained from Equation 2 with the magnetic flux function graph 402 drawn based on the data of FIG. 3.

여기서, 수학식 2와 같이 구한 자속함수를 사용하여 구성한 부상제어기를 첨부한 도 5를 참조로 설명하면 다음과 같다.Here, with reference to Figure 5 attached to the float controller configured using the flux function obtained as shown in Equation 2 as follows.

부상시스템에 대한 제어전압(506)을 결정하는데 사용되는 센서는 공극센서 및 전류센서(CT)이며, 이 각 센서는 저대역필터(low pass filter)를 거처 사용된다.The sensors used to determine the control voltage 506 for the floating system are air gap sensors and current sensors CT, each of which is used via a low pass filter.

이때, 상기 제어전압(506)은 자속을 일정하게 하는 전압(505-2)과 공극을 일정하게 하는 전압(505-1)으로 나눌 수 있다.In this case, the control voltage 506 may be divided into a voltage 505-2 for keeping the magnetic flux constant and a voltage 505-1 for keeping the gap constant.

우선, 상기 자속을 일정하게 하는 전압(505-2)은 부상시스템의 전자석 코일 전류(502)에 전자석 저항(504-4)을 곱한 결과에서, 공극과 전류를 입력에 의하여 구해진 자속함수(503-1)와 기준전류(iO)와 공극레퍼런스(CO)에서 구한 자속레퍼런스(503-2)의 차이값인 자속오차에 이득(504-3: 코일 감은 횟수(N)과 자속오차 이득을 곱한 값)을 곱한 결과를 빼서 구한다.First, the voltage 505-2 for keeping the magnetic flux constant is a magnetic flux function obtained by multiplying the electromagnet coil current 502 of the floating system by the electromagnet resistance 504-4. 1) multiplied by the magnetic flux error (504-3: number of coils wound (N) and the magnetic flux error gain) that is the difference between the magnetic flux reference 503-2 obtained from the reference current (i O ) and the void reference (C O ). It is obtained by subtracting the result of multiplying the value).

또한, 상기 공극을 일정하게 하는 전압(505-1)은 필터된 공극값(501-1)에서 공극 레퍼런스(501-2)의 차이값인 공극오차(501-3)에 공극이득(504-2)을 곱한 값에서, 필터된 공극값(501-1)이 2차의 미분필터(506)를 거친 수직방향속도 이득(504-1)을 더하여 구한다.In addition, the voltage 505-1 for keeping the gap constant is a gap gain 504-2 with a gap error 501-3, which is a difference value of the pore reference 501-2 from the filtered pore value 501-1. Multiplied by), the filtered pore value 501-1 is obtained by adding the vertical velocity gain 504-1 through the second derivative filter 506.

최종 제어전압(506)은 상기와 같이 얻어진 자속제어전압(505-2)와 공극제어전압(505-1)으로 결정되며, 이를 수식으로 나타내면 다음의 수학식 3과 같다.The final control voltage 506 is determined by the flux control voltage 505-2 and the pore control voltage 505-1 obtained as described above.

Figure 112008082075532-PAT00007
Figure 112008082075532-PAT00007

위의 수학식 3에서 N은 전자석 코일의 감은 횟수, R은 코일의 저항값이다.In Equation 3 above, N is the number of turns of the electromagnet coil, R is the resistance value of the coil.

한편, 상기 미분필터는 유효 대역을 갖는 다음의 수학식 4로 표현되는 이차 미분필터를 사용한다.On the other hand, the differential filter uses a second derivative filter represented by the following equation (4) having an effective band.

Figure 112008082075532-PAT00008
Figure 112008082075532-PAT00008

또한, 상기 공극신호는 다음의 수학식 5로 표현되는 저대역 필터를 사용하며, 전류에 대해서도 동일한 저대역 필터를 사용한다.In addition, the air gap signal uses a low band filter represented by Equation 5 below, and uses the same low band filter for current.

Figure 112008082075532-PAT00009
Figure 112008082075532-PAT00009

이와 같이, 본 발명에 따른 수학식 3의 제어전압은 수직방향속도 및 공극 신호의 상하 진폭이 기존의 방법에 비해 월등하게 줄어들기 때문에 부상제어의 안정 성을 확보할 수 있다.As such, the control voltage of Equation 3 according to the present invention can ensure the stability of the floating control because the vertical speed and the vertical amplitude of the air gap signal is significantly reduced compared to the conventional method.

실시예Example

도 5의 부상시스템에서의 주요 파라미터로서, 자속 단면적은 0.59*0.0032 [m*m], 코일 감은 횟수(N)은 396, 공극레퍼런스는 8[mm], 기준 전류는 26.9[A]이다. As the main parameters in the floating system of Fig. 5, the magnetic flux cross section is 0.59 * 0.0032 [m * m], the number of coil turns N is 396, the pore reference is 8 [mm], and the reference current is 26.9 [A].

상기의 수학식 2에 따른 자속레퍼런스는 다음과 같이 구해진다.The magnetic flux reference according to Equation 2 is obtained as follows.

Φ(26.9, 0.008)= Φd(26.9, 0.008)= 0.068[Wb]Φ (26.9, 0.008) = Φ d (26.9, 0.008) = 0.068 [Wb]

위와 같은 주요 파라미터를 상기의 수학식 3에 대입함에 따른 제어전압이 올바르게 동작한다면, 코일 전류는 기준전류인 i O , 자속함수는 자속레퍼런스인 Φ d , 공극은 공극 레퍼런스인 gap r 에 도달할 것이다.If the control voltage is corrected by substituting the above main parameters into Equation 3 above, the coil current will reach the reference current i O , the flux function will be the magnetic flux reference Φ d , and the air gap will reach the gap r as the void reference. .

예를 들어, 현재 갭이 10m인데 8mm로 부상하려면, 전류와 자속 모두 증가시켜야 하기 때문에 제어 전압을 증가시켜야 하며, 이에 상기한 수학식 3으로 주어지는 제어 전압은 다음과 같이 구해진다.For example, if the current gap is 10m and floats to 8mm, the control voltage must be increased because both the current and the magnetic flux must be increased. Thus, the control voltage given by Equation 3 is obtained as follows.

우선, 현재 갭이 10mm이고 현재 전류가 20A라고 하면, 상기한 수학식 2로 현재의 자속을 구할 수 있다.First, assuming that the current gap is 10 mm and the current current is 20 A, the current magnetic flux can be obtained by the above equation (2).

즉, 현재 자속을

Figure 112008082075532-PAT00010
식으로 구하고, 이 값이 0.06[Wb]일 때
Figure 112008082075532-PAT00011
는 0.06-0.068 = -0.008로 음수의 값을 갖게 되며, 이 음수 의 값이
Figure 112008082075532-PAT00012
와 곱해지면 양수의 값을 갖게 된다.That is, the current flux
Figure 112008082075532-PAT00010
When the value is 0.06 [Wb]
Figure 112008082075532-PAT00011
Has a negative value of 0.06-0.068 = -0.008, and this negative value
Figure 112008082075532-PAT00012
Multiply by to get a positive value.

예를 들어 N = 300,

Figure 112008082075532-PAT00013
가 10이면 자속의 차이로 인해 제어입력은 +24V가 된다.For example N = 300,
Figure 112008082075532-PAT00013
Is 10, the control input becomes + 24V due to the difference in magnetic flux.

최종적으로, 아래의 수학식 3의 계산에 의하여,Finally, by the calculation of Equation 3 below,

Figure 112008082075532-PAT00014
Figure 112008082075532-PAT00014

결국, 168V의 제어전압이 계산된다.As a result, a control voltage of 168V is calculated.

상기와 같은 실시예를 기반으로 한 본 발명의 제어 방법을 시뮬레이션을 통해 실시하여 자속함수의 변화를 측정하였는 바, 그 결과는 첨부한 도 6에 도시된 바와 같다.The change of the magnetic flux function was measured by performing the control method of the present invention based on the embodiment as described above, and the result is as shown in FIG. 6.

도 6에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제어 방법에 따르면 자속함수의 변화 프로파일(601)이 약 0.3초 이후 자속 레퍼런스(602)에 도달하여 자속함수를 일정하게 제어함을 알 수 있었다.As shown in FIG. 6, it can be seen that according to the control method of the present invention, the change profile 601 of the magnetic flux function reaches the magnetic flux reference 602 after about 0.3 seconds to constantly control the magnetic flux function.

또한, 본 발명의 제어 방법에 따른 첨부한 도 7의 코일 전류 파형에서 보는 바와 같이 약 0.3초 이후 기준 전류 26.9[A]에 도달함을 알 수 있었다.In addition, as shown in the accompanying coil current waveform of FIG. 7 according to the control method of the present invention, the reference current 26.9 [A] was reached after about 0.3 seconds.

또한, 본 발명의 제어 방법에 따른 첨부한 도 8의 제어 전압 파형에서 보는 바와 같이 초기에 제어 전압의 최대값은 300V를 투입하고, 부상이 시작되면 제어 전압을 감소시키다가 공극 레퍼런스에 도달하면 제어 전압이 일정하게 유지됨을 알 수 있었다.In addition, as shown in the control voltage waveform of FIG. 8 according to the control method of the present invention, the maximum value of the control voltage is initially inputted at 300 V, and when the injury is started, the control voltage is decreased and control is reached when the air gap reference is reached. It was found that the voltage remained constant.

또한, 본 발명의 제어 방법에 따른 첨부한 도 9의 공극파형에서 보는 바와 같이, 최초 20mm 공극으로 착지한 상태에서 8mm 공극으로 일정하게 제어되며 부상됨을 확인할 수 있었다.In addition, as shown in the accompanying air gap waveform of FIG. 9 according to the control method of the present invention, it was confirmed that the air is constantly controlled and injured by 8 mm air gap while landing with the first 20 mm air gap.

도 1은 자기부상 시스템의 개략도,1 is a schematic diagram of a magnetic levitation system,

도 2는 자속측정 장치의 개략도,2 is a schematic diagram of a magnetic flux measuring device,

도 3은 본 발명에 따른 자속 측정 데이터,3 is a magnetic flux measurement data according to the present invention,

도 4는 본 발명에 따른 자속함수와 실측 데이타 비교 그래프,4 is a graph comparing the magnetic flux function and measured data according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 부상제어기를 나타내는 제어 블록도,5 is a control block diagram showing a floating controller according to the present invention;

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자속함수와 자속레퍼런스 결과를 나타내는 파형도,6 is a waveform diagram showing a flux function and a flux reference result according to an embodiment of the present invention;

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 코일 전류 파형도,7 is a coil current waveform diagram according to an embodiment of the present invention,

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제어 전압 파형도,8 is a control voltage waveform diagram according to an embodiment of the present invention;

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 공극 파형도.9 is a void waveform diagram according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

101: 전자석 102: 레일101: electromagnet 102: rail

103: 공극 센서 104: 가속도 센서103: air gap sensor 104: acceleration sensor

105: 코일 전류 106: 제어 전압105: coil current 106: control voltage

201: 공극 고정 장치 202: 전류 발생기201: pore fixing device 202: current generator

203: 레일 204: 자속 측정기203: rail 204: flux meter

205: 자속 경로 401: 실측 자속 205: magnetic flux path 401: measured magnetic flux

402: 자속함수 그래프 501-1: 필터된 공극402: magnetic flux function graph 501-1: filtered voids

501-2: 공극 레퍼런스 501-3: 공극오차501-2: Air gap reference 501-3: Air gap error

502: 코일 전류 503-1: 자속함수502: coil current 503-1: magnetic flux function

503-2: 자속레퍼런스 504-1: 수직방향속도 이득503-2: Flux reference 504-1: Vertical speed gain

504-2: 공극오차 이득504-2: void error gain

504-3: 코일 감은 횟수(N)과 자속오차 이득을 곱한 값504-3: Coil winding count (N) multiplied by magnetic flux error gain

504-4: 코일 저항 값504-4: coil resistance value

505-1: 공극 오차를 없애는 제어전압505-1: Control voltage eliminates air gap error

505-2: 자속 오차를 없애는 제어전압 505-2: Control voltage eliminates magnetic flux error

506: 부상 제어를 위한 최종 제어전압 506: final control voltage for floating control

601: 자속함수 프로파일 602: 자속 레퍼런스601 flux function profile 602 flux reference

Claims (9)

자속측정 데이터를 구비하는 단계와;Providing flux measurement data; 상기 자속측정 데이터를 이용하여 자속함수를 구하는 단계와; Obtaining a flux function using the flux measurement data; 상기 자속함수가 일정한지 여부를 판단하기 위하여 자속함수 타당성을 확인하는 단계와;Checking the validity of the flux function to determine whether the flux function is constant; 자속를 일정하게 제어하는 제어전압(505-2)과 공극을 일정하게 제어하는 제어전압(505-1)을 더하여 최종 제어전압(506)을 결정하는 단계;Determining a final control voltage 506 by adding a control voltage 505-2 for constantly controlling the magnetic flux and a control voltage 505-1 for constantly controlling the gap; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기부상 차량의 부상 제어 방법.Injury control method of a magnetic levitation vehicle comprising a. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 자속측정 데이터를 구비하는 단계는:Providing the flux measurement data includes: 레일(203)과 전자석의 사이의 공극을 고정시킨 후, 전류 발생기(202)에서 몇 단계로 전류를 변화시키면서 전자석과 레일(203) 사이의 자속을 자속측정기(204)에서 측정하는 제1단계와;After fixing the air gap between the rail 203 and the electromagnet, the first step of measuring the magnetic flux between the electromagnet and the rail 203 by the magnetic flux meter 204 while changing the current in several steps in the current generator 202 and ; 전자석과 레일간의 공극을 변화시키면서 상기 제1단계를 반복하여 자속측정 데이터를 수집하는 제2단계;A second step of collecting magnetic flux measurement data by repeating the first step while changing the gap between the electromagnet and the rail; 로 진행되는 것을 특징으로 하는 자기부상 차량의 부상 제어 방법.The injury control method of the magnetic levitation vehicle, characterized in that proceeds to. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 자속함수를 구하는 단계에 있어서,In the step of obtaining the magnetic flux function, 상기 자속함수는 선형보간에 의한
Figure 112008082075532-PAT00015
로 구해지는 것을 특징으로 하는 자기부상 차량의 부상 제어 방법.The magnetic flux function is based on linear interpolation
Figure 112008082075532-PAT00015
The injury control method of the magnetic levitation vehicle, characterized in that obtained. 위의 수식에서, i는 전류, c는 공극.In the above formula, i is current and c is void. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 자속함수 타당성 확인 단계는 상기 자속함수와 자속측정 데이터를 같은 그래프에 그려 서로 비교하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기부상 차량의 부상 제어 방법.The magnetic flux function feasibility check step is performed by comparing the magnetic flux function and the magnetic flux measurement data on the same graph to compare with each other. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 최종 제어전압(506)을 결정하는 단계에서,In determining the final control voltage 506, 상기 자속을 일정하게 하는 전압(505-2)은 부상시스템의 전자석 코일 전류(502)에 전자석 저항(504-4)을 곱한 결과에서, 공극과 전류신호의 입력에 의하여 구해진 자속함수(503-1)와 기준전류(iO)와 공극레퍼런스(CO)에서 구한 자속레퍼런 스(503-2)의 차이값인 자속오차에 이득(504-3)을 곱한 결과를 빼서 구해지는 것을 특징으로 하는 자기부상 차량의 부상 제어 방법.The magnetic flux function 503-1 obtained by the input of the air gap and the current signal is obtained by multiplying the electromagnet coil current 502 by the electromagnet resistance 504-4 of the floating system. ) Is obtained by subtracting the result of multiplying the gain 504-3 by the magnetic flux error, which is the difference between the magnetic flux reference 503-2 obtained from the reference current i O and the void reference C O. Injury Control Method of Maglev Vehicle. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 최종 제어전압(506)을 결정하는 단계에서,In determining the final control voltage 506, 상기 공극을 일정하게 하는 전압(505-1)은 필터된 공극값(501-1)에서 공극 레퍼런스(501-2)의 차이값인 공극오차(501-3)에 공극이득(504-2)을 곱한 값에서, 필터된 공극값(501-1)이 2차의 미분필터(506)를 거친 수직방향속도 이득(504-1)을 더하여 구하는 것을 특징으로 자기부상 차량의 부상 제어 방법.The voltage 505-1 for keeping the gap constant provides a pore gain 504-2 with a pore error 501-3, which is a difference value of the pore reference 501-2 from the filtered pore value 501-1. At the multiplied value, the filtered void value (501-1) is obtained by adding the vertical speed gain (504-1) through the second derivative filter (506). 청구항 1,5,6중 어느 하나의 항에 있어서,The method according to any one of claims 1,5,6, 상기 최종 제어전압(506)은 자속를 일정하게 제어하는 제어전압(505-2)과 공극을 일정하게 제어하는 제어전압(505-1)을 더한 값으로서,The final control voltage 506 is a value obtained by adding a control voltage 505-2 for constantly controlling the magnetic flux and a control voltage 505-1 for uniformly controlling the gap,
Figure 112008082075532-PAT00016
로부터 구해지는 것을 특징으로 하는 자기부상 차량의 부상 제어 방법.
Figure 112008082075532-PAT00016
The injury control method of the magnetic levitation vehicle, characterized in that obtained from. 위의 수식에서 N은 전자석 코일의 감은 횟수, R은 코일의 저항값.In the above formula, N is the number of turns of the electromagnet coil, and R is the resistance value of the coil. 청구항 6에 있어서,The method according to claim 6, 상기 미분필터는,The differential filter, 유효 대역을 갖는
Figure 112008082075532-PAT00017
로 표현되는 이차 미분필터를 사용하는 것을 특징으로 하는 자기부상 차량의 부상 제어 방법.Having an effective band
Figure 112008082075532-PAT00017
Flotation control method of a magnetic levitation vehicle, characterized in that using the second differential filter represented by. 청구항 5에 있어서, 상기 공극 및 전류신호에 대하여The method of claim 5, wherein the air gap and the current signal
Figure 112008082075532-PAT00018
로 표현되는 저대역 필터를 사용하는 것을 특징으로 하는 자기부상 차량의 부상 제어 방법.
Figure 112008082075532-PAT00018
Floating control method of the magnetic levitation vehicle, characterized in that using the low pass filter represented by.
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