專利名稱：磁懸浮控制器及其控制方法
技術領域：
本發明涉及一種磁懸浮控制器及其控制方法，尤其是涉及一種可以避免鐵芯渦電 流效應的磁懸浮控制器及其控制方法，涉及磁力驅動及磁懸浮技術領域，尤其涉及使用導 電軟磁材料的應用領域。
背景技術：
大多數磁力驅動器，如磁懸浮，通常都是通過電流來產生相應的磁場，進而產生 力。目前，為了增強磁場，一般使用軟磁材料。大多數高磁導率、高飽和磁感應強度的軟磁 材料為鐵磁材料，其具有一定的導電性。然而，當這種材料中磁場變化時，一般都會引起渦 電流。根據楞次定律，引起的渦電流產生的磁通總是抵抗原磁通的變化。這樣，會導致磁力 的變化落后于電流的變化，表現為相位的滯后(最高可達46度)和幅度的衰減(在46度 處衰減到原來的1/10)。從而造成不可避免的系統響應滯后，在包含此類部件的系統中有 很大危害，例如在磁懸浮系統中，這種滯后會導致磁懸浮系統無法穩定。磁懸浮系統是本身 為-180度的二階不穩定系統。磁懸浮系統的控制傳統上采用比例_微分控制器。比例-微 分控制器最大提供90度(實際上只能到60度)的相位超前，這樣實際上最大只能獲得30 度的相位裕度。如果渦電流滯后46度，則最大獲得的相位裕度是-16度，根據控制理論，系 統不可能穩定。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明解決的技術問題是提供一種可以避免鐵芯渦電流效 應的磁懸浮控制器及其控制方法，該控制器區別于傳統的使用比例_微分控制，是通過使 用磁懸浮補償與渦電流補償兩個環節同時作用，完成磁懸浮的控制，使磁懸浮的相位裕度 滿足需求。本發明的目的通過提供以下技術方案實現一種磁懸浮控制器，其中，所述磁懸浮控制器包括一系統輸入端、一電性連接所述 系統輸入端的減法器、一電性連接所述減法器的控制器、一電性連接所述控制器的驅動懸 浮系統，以及一電性連接所述驅動懸浮系統和所述減法器之間的傳感器，所述控制器包括 渦電流補償環節和磁懸浮補償環節。進一步地，所述磁懸浮系統包含磁懸浮動力學環節與磁懸浮渦電流環節。渦電流補償環節補償磁懸浮渦電流環節，而該磁懸浮補償環節磁懸浮動力學環 節。渦電流補償和磁懸浮補償分別有極點N s，《s是系統閉環的極點。所述N=12.4。本發明還揭示了一種磁懸浮控制器的控制方法，其中，包括以下步驟第一步、所述系統輸入端輸入控制信號至減法器；第二步、所述控制信號通過減法器與傳感器輸出信號做差后，將結果送入控制
3器；第三步、所述控制器對所述結果進行控制，并輸出為驅動信號；第四步、所述驅動信號驅動磁懸浮系統，并通過所述驅動磁懸浮系統輸出其位置 信號至傳感器；第五步、所述傳感器將所述位置信號轉換為傳感器輸出信號，并送入所述減法器 形成閉環控制。進一步地，所述減法器接收所述控制信號和所述輸出信號并計算后輸出至所述控 制器。與現有技術相比，本發明的有益效果是大大改善了磁懸浮系統的性能，使可靠穩 定的控制得以實現。
下面結合附圖對本發明作進一步說明圖1為本發明最佳實施方式磁懸浮控制器的系統示意圖。
具體實施例方式以下參照
本發明的最佳實施方式。如圖1所示，在本發明最佳實施方式中，該可以避免鐵芯渦電流效應的磁懸浮控 制器包括一系統輸入端1、一電性連接所述系統輸入端1的減法器2、一電性連接所述減法 器2的控制器3、一電性連接所述控制器3的驅動懸浮系統6，以及一電性連接所述驅動懸 浮系統6和所述減法器2之間的傳感器9。其中，所述系統輸入端1可輸入控制信號，該控制信號通過減法器2與傳感器輸出 信號12做差，并結果送入控制器3后，經過所述控制器3對該結果進行控制后，輸出為驅動 信號10，該驅動信號10即可驅動磁懸浮系統6，該驅動磁懸浮系統6可輸出其位置信號11 至傳感器9中，并經由傳感器9將所述位置信號11轉換為傳感器輸出信號12并送入減法 器2形成閉環控制。其中，所述磁懸浮系統6包含磁懸浮動力學環節8與磁懸浮渦電流環 節7 ；所述控制器3包含渦電流補償環節4和磁懸浮補償環節5。該渦電流補償環節4補償 磁懸浮渦電流環節7，而該磁懸浮補償環節5磁懸浮動力學環節8。值得一提的是渦電流補償4和磁懸浮補償5分別有極點N s，取N = 12. 4可以 兼顧相位裕度與控制性能的要求。盡管為示例目的，已經公開了本發明的優選實施方式，但是本領域的普通技術人 員將意識到，在不脫離由所附的權利要求書公開的本發明的范圍和精神的情況下，各種改 進、增加以及取代是可能的。
權利要求
一種磁懸浮控制器，其特征在于所述磁懸浮控制器包括一系統輸入端、一電性連接所述系統輸入端的減法器、一電性連接所述減法器的控制器、一電性連接所述控制器的驅動懸浮系統，以及一電性連接所述驅動懸浮系統和所述減法器之間的傳感器，所述控制器包括渦電流補償環節和磁懸浮補償環節。
2.如權利要求1所述的磁懸浮控制器，其特征在于所述磁懸浮系統包含磁懸浮動力 學環節與磁懸浮渦電流環節。
3.如權利要求2所述的磁懸浮控制器，其特征在于渦電流補償環節補償磁懸浮渦電 流環節，而該磁懸浮補償環節磁懸浮動力學環節。
4.如權利要求3所述的磁懸浮控制器，其特征在于渦電流補償和磁懸浮補償分別有 極點N s。
5.如權利要求4所述的磁懸浮控制器，其特征在于所述N= 12. 4。
6.一種如權利要求1所述的磁懸浮控制器的控制方法，其特征在于，包括以下步驟第一步、所述系統輸入端輸入控制信號至減法器；第二步、所述控制信號通過減法器與傳感器輸出信號做差后，將結果送入控制器；第三步、所述控制器對所述結果進行控制，并輸出為驅動信號；第四步、所述驅動信號驅動磁懸浮系統，并通過所述驅動磁懸浮系統輸出其位置信號 至傳感器；第五步、所述傳感器將所述位置信號轉換為傳感器輸出信號，并送入所述減法器形成 閉環控制。
7.根據權利要求6所述的控制方法，其特征在于所述減法器接收所述控制信號和所 述輸出信號并計算后輸出至所述控制器。
全文摘要
本發明提供了一種可以避免鐵芯渦電流效應的磁懸浮控制器，其中，所述磁懸浮控制器包括一系統輸入端、一電性連接所述系統輸入端的減法器、一電性連接所述減法器的控制器、一電性連接所述控制器的驅動懸浮系統，以及一電性連接所述驅動懸浮系統和所述減法器之間的傳感器，所述控制器包括渦電流補償環節和磁懸浮補償環節。與現有技術相比，本發明的有益效果是大大改善了磁懸浮系統的性能，使可靠穩定的控制得以實現。
文檔編號H02N15/00GK101860321SQ201010159370
公開日2010年10月13日 申請日期2010年4月29日 優先權日2010年4月29日
發明者尹成科, 陳琛 申請人:蘇州同心醫療器械有限公司