JP2000259252A - 磁気浮上装置の制御装置 - Google Patents
磁気浮上装置の制御装置Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 磁気浮上制御開始から安定浮上支持制御に至
るまでの間に発生する制御対象体の減衰振動と浮上制御
開始段階の振動により発生していた制御対象体と電磁石
の接触破損、接触に伴う塵埃の発生とを防止し、更に浮
上制御開始から所定の浮上制御目標位置に至るまでの時
間を調整することができる磁気浮上装置の制御装置を提
供する。 【解決手段】 浮上支持制御の開始から制御対象体１５
が所定の制御目標位置Ｂに安定するまでの制御を該浮上
支持制御が開始されると同時に位相補償回路部２３の出
力信号を時間的に遅延させて一対の電磁石１１、１３に
発生する磁気吸引力又は磁気反発力を緩やかに変動させ
ると共に、浮上支持制御の停止から制御対象体が着座す
るまでの制御を該浮上支持制御の停止が開始されると同
時に位相補償回路部の出力信号を時間的に遅延させて一
対の電磁石に発生する磁気吸引力又は磁気反発力を緩や
かに変動させるソフト制御回路部４０を設けた。
るまでの間に発生する制御対象体の減衰振動と浮上制御
開始段階の振動により発生していた制御対象体と電磁石
の接触破損、接触に伴う塵埃の発生とを防止し、更に浮
上制御開始から所定の浮上制御目標位置に至るまでの時
間を調整することができる磁気浮上装置の制御装置を提
供する。 【解決手段】 浮上支持制御の開始から制御対象体１５
が所定の制御目標位置Ｂに安定するまでの制御を該浮上
支持制御が開始されると同時に位相補償回路部２３の出
力信号を時間的に遅延させて一対の電磁石１１、１３に
発生する磁気吸引力又は磁気反発力を緩やかに変動させ
ると共に、浮上支持制御の停止から制御対象体が着座す
るまでの制御を該浮上支持制御の停止が開始されると同
時に位相補償回路部の出力信号を時間的に遅延させて一
対の電磁石に発生する磁気吸引力又は磁気反発力を緩や
かに変動させるソフト制御回路部４０を設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁化可能な制御対
象体を電磁石により発生する磁力の磁気吸引力又は磁気
反発力を利用し、任意の位置に非接触で浮上支持制御す
る磁気浮上装置に関し、特に浮上制御の開始時及び停止
時に発生する制御対象体の過渡応答を制御する機能を具
備する磁気浮上装置の制御装置に関するものである。
象体を電磁石により発生する磁力の磁気吸引力又は磁気
反発力を利用し、任意の位置に非接触で浮上支持制御す
る磁気浮上装置に関し、特に浮上制御の開始時及び停止
時に発生する制御対象体の過渡応答を制御する機能を具
備する磁気浮上装置の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１は従来の磁気浮上装置の構成を示す
図であり、図２は磁気浮上装置の浮上支持制御を行う制
御装置の構成を示す図である。制御対象となる磁化可能
な制御対象体１５を浮上支持するために必要な電磁力を
発生する電磁石１１、１３と、制御対象体１５の位置変
位を検出するための位置変位検出センサ１２、１４の間
に、制御対象体１５がある。
図であり、図２は磁気浮上装置の浮上支持制御を行う制
御装置の構成を示す図である。制御対象となる磁化可能
な制御対象体１５を浮上支持するために必要な電磁力を
発生する電磁石１１、１３と、制御対象体１５の位置変
位を検出するための位置変位検出センサ１２、１４の間
に、制御対象体１５がある。
【０００３】制御対象体１５は電磁石１１、１３から発
する電磁力により磁気吸引力又は磁気反発力の作用を受
ける。制御対象体１５の位置変位は位置変位検出センサ
１２、１４により検出され、該位置検出信号は制御回路
部２０に入力され、該制御回路部２０で位相補償及びゲ
イン調整等の処理を行い電磁石１１、１３にフィードバ
ックし、制御対象体１５が電磁石１１、１３間で所定の
位置に浮上支持されるように制御する。
する電磁力により磁気吸引力又は磁気反発力の作用を受
ける。制御対象体１５の位置変位は位置変位検出センサ
１２、１４により検出され、該位置検出信号は制御回路
部２０に入力され、該制御回路部２０で位相補償及びゲ
イン調整等の処理を行い電磁石１１、１３にフィードバ
ックし、制御対象体１５が電磁石１１、１３間で所定の
位置に浮上支持されるように制御する。
【０００４】制御回路部２０はセンサ信号処理回路部２
１、オフセット調整回路部２２、位相補償回路部２３、
ゲイン調整回路部２４、メインアンプ部２５及び閾値出
力部２８より構成され、位置変位検出センサ１２、１４
からの位置検出信号はセンサ信号処理回路部２１で処理
された後、オフセット調整回路部２２であらかじめ閾値
出力部２８に設定された閾値と比較し、位相補償回路部
２３で位相補償、ゲイン調整回路部２４でゲイン調整さ
れ、メインアンプ部２５を通して電磁石１１、１３にフ
ィードバックされる。
１、オフセット調整回路部２２、位相補償回路部２３、
ゲイン調整回路部２４、メインアンプ部２５及び閾値出
力部２８より構成され、位置変位検出センサ１２、１４
からの位置検出信号はセンサ信号処理回路部２１で処理
された後、オフセット調整回路部２２であらかじめ閾値
出力部２８に設定された閾値と比較し、位相補償回路部
２３で位相補償、ゲイン調整回路部２４でゲイン調整さ
れ、メインアンプ部２５を通して電磁石１１、１３にフ
ィードバックされる。
【０００５】制御回路部２０からの制御出力は制御対象
体１５が電磁石１１、１３により発する磁気吸引力又は
磁気反発力の作用を受け、該電磁石１１、１３の間を浮
上する制御対象体１５を制御回路部２０の閾値出力部２
８に設定した閾値に対して、位置変位検出センサ１２、
１４及びセンサ信号処理回路部２１で検出した位置検出
信号が常に一定となるように該電磁石１１、１３に流れ
る励磁電流を制御し、この電流制御により制御対象体１
５を電磁石１１、１３の間で所定の位置になるように浮
上支持制御している。
体１５が電磁石１１、１３により発する磁気吸引力又は
磁気反発力の作用を受け、該電磁石１１、１３の間を浮
上する制御対象体１５を制御回路部２０の閾値出力部２
８に設定した閾値に対して、位置変位検出センサ１２、
１４及びセンサ信号処理回路部２１で検出した位置検出
信号が常に一定となるように該電磁石１１、１３に流れ
る励磁電流を制御し、この電流制御により制御対象体１
５を電磁石１１、１３の間で所定の位置になるように浮
上支持制御している。
【０００６】上記従来の制御方法では、制御対象体１５
の制御目標位置は、浮上支持制御が実行される前に設定
されており、図３に示すように浮上支持制御が開始され
た瞬間（制御開始点３１に達するまで）から電磁石１
１、１３は制御対象体１５を所定の制御目標位置へ浮上
支持制御することを実行するため、浮上支持制御が安定
に移行するまで（制御安定点３２）の間、図３のＡに示
すように制御対象体１５の位置は所定の制御目標位置Ｂ
を中心に減衰振動を繰り返しながら浮上支持制御が実行
されることになる。
の制御目標位置は、浮上支持制御が実行される前に設定
されており、図３に示すように浮上支持制御が開始され
た瞬間（制御開始点３１に達するまで）から電磁石１
１、１３は制御対象体１５を所定の制御目標位置へ浮上
支持制御することを実行するため、浮上支持制御が安定
に移行するまで（制御安定点３２）の間、図３のＡに示
すように制御対象体１５の位置は所定の制御目標位置Ｂ
を中心に減衰振動を繰り返しながら浮上支持制御が実行
されることになる。
【０００７】つまり、制御対象体１５の磁気浮上が開始
される瞬間、センサ信号処理回路部２１の出力は、制御
対象体１５が静止位置（着座位置Ｃ）を現す位置検出信
号を出力するため、オフセット調整回路部２２では閾値
出力部２８から出力される所定の閾値に対する該位置検
出信号との差動信号を出力することになり、結果として
位置補償回路部２３の出力Ｄは、図３に示すようにステ
ップ状に変化し、浮上支持制御は急峻な制御を必要とす
るステップ状の信号に対する制御となる。
される瞬間、センサ信号処理回路部２１の出力は、制御
対象体１５が静止位置（着座位置Ｃ）を現す位置検出信
号を出力するため、オフセット調整回路部２２では閾値
出力部２８から出力される所定の閾値に対する該位置検
出信号との差動信号を出力することになり、結果として
位置補償回路部２３の出力Ｄは、図３に示すようにステ
ップ状に変化し、浮上支持制御は急峻な制御を必要とす
るステップ状の信号に対する制御となる。
【０００８】このため、一般的なフィードバック制御で
ステップ状の信号に対する制御が実行された場合、制御
対象体１５が安定に至るまでの間、制御対象体１５には
制御の行き過ぎや遅れが発生するため、磁気浮上が開始
された瞬間（制御開始点３１）より制御対象体１５は減
衰振動を伴いながら、ある時間経過した後、所定の浮上
支持位置（制御目標位置Ｃ）に制御されるから、位置補
償回路部２３の出力Ｄ’（センサ信号処理回路部２１の
出力）の出力は、図４に示すように、減衰振動する。
ステップ状の信号に対する制御が実行された場合、制御
対象体１５が安定に至るまでの間、制御対象体１５には
制御の行き過ぎや遅れが発生するため、磁気浮上が開始
された瞬間（制御開始点３１）より制御対象体１５は減
衰振動を伴いながら、ある時間経過した後、所定の浮上
支持位置（制御目標位置Ｃ）に制御されるから、位置補
償回路部２３の出力Ｄ’（センサ信号処理回路部２１の
出力）の出力は、図４に示すように、減衰振動する。
【０００９】しかしながら、浮上支持制御の開始点（制
御開始点３１）から安定に至る点（制御安定点３２）ま
でに発生する制御対象体１５の振動状態は、制御回路部
２０の閾値出力部２８に予め設定された閾値と比較し制
御対象体１５の浮上制御を開始する以前の静止位置（着
座位置Ｃ）が一定でない場合や、電磁石１１、１３に流
すことが可能な電流値に対して制御対象体１５の浮上開
始状態が一定の条件でない場合、行きすぎ量や遅れ時間
の変動を発生することが実験等により確認されており、
最悪の場合、制御対象体１５が磁気浮上を開始した瞬間
から制御目標位置Ｂに安定に浮上支持されるまでの間、
電磁石１１、１３と接触を繰り返し制御対象体１５の破
損や、電磁石１１、１３の破損、また接触・破損に伴う
塵埃発生の恐れがある。
御開始点３１）から安定に至る点（制御安定点３２）ま
でに発生する制御対象体１５の振動状態は、制御回路部
２０の閾値出力部２８に予め設定された閾値と比較し制
御対象体１５の浮上制御を開始する以前の静止位置（着
座位置Ｃ）が一定でない場合や、電磁石１１、１３に流
すことが可能な電流値に対して制御対象体１５の浮上開
始状態が一定の条件でない場合、行きすぎ量や遅れ時間
の変動を発生することが実験等により確認されており、
最悪の場合、制御対象体１５が磁気浮上を開始した瞬間
から制御目標位置Ｂに安定に浮上支持されるまでの間、
電磁石１１、１３と接触を繰り返し制御対象体１５の破
損や、電磁石１１、１３の破損、また接触・破損に伴う
塵埃発生の恐れがある。
【００１０】更に、浮上支持制御を停止した場合は、制
御回路部２０内で位置変位検出センサ１２、１４からの
位置検出信号が遮断され、図５に示すように位相補償回
路部２３の出力Ｄが変化するなど、浮上支持制御の停止
や過渡的に制御対象体１５を着座させる場合が多く（図
５の制御対象体１５の挙動Ｅ参照）、前述と同様、制御
対象体１５及び電磁石１１、１３の破損、該破損に伴う
塵埃発生の可能性がある。
御回路部２０内で位置変位検出センサ１２、１４からの
位置検出信号が遮断され、図５に示すように位相補償回
路部２３の出力Ｄが変化するなど、浮上支持制御の停止
や過渡的に制御対象体１５を着座させる場合が多く（図
５の制御対象体１５の挙動Ｅ参照）、前述と同様、制御
対象体１５及び電磁石１１、１３の破損、該破損に伴う
塵埃発生の可能性がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたもので、磁気浮上制御開始から安定浮上支
持制御に至るまでの間に発生する制御対象体の減衰振動
を未然に防止し浮上制御開始段階の振動により発生して
いた制御対象体と電磁石の接触破損、接触に伴う塵埃の
発生を未然に防止し、更に浮上制御開始から所定の浮上
制御目標位置に至るまでの時間を調整することができる
磁気浮上装置の制御装置を提供することを目的とする。
みてなされたもので、磁気浮上制御開始から安定浮上支
持制御に至るまでの間に発生する制御対象体の減衰振動
を未然に防止し浮上制御開始段階の振動により発生して
いた制御対象体と電磁石の接触破損、接触に伴う塵埃の
発生を未然に防止し、更に浮上制御開始から所定の浮上
制御目標位置に至るまでの時間を調整することができる
磁気浮上装置の制御装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
請求項１に記載の発明は、相対向する一対の電磁石と該
一対の電磁石の間に配置された磁化可能な制御対象体
と、相対向して配置され該制御対象体の位置変位を検出
する位置変位検出センサを具備し、該位置変位検出セン
サの検出信号を位相補償回路部及びゲイン調整回路部を
有する制御回路部に入力し、位相補償及びゲイン調整を
行って得られる制御電流出力を一対の電磁石に出力して
磁気吸引力又は磁気反発力を制御し、制御対象体を該電
磁石間の任意の位置に非接触で浮上支持制御する磁気浮
上装置の制御装置において、浮上支持制御の開始から制
御対象体が所定の制御目標位置に安定するまでの制御を
該浮上支持制御が開始されると同時に位相補償回路部の
出力信号を時間的に遅延させて一対の電磁石に発生する
磁気吸引力又は磁気反発力を緩やかに変動させると共
に、浮上支持制御の停止から制御対象体が着座するまで
の制御を該浮上支持制御の停止が開始されると同時に位
相補償回路部の出力信号を時間的に遅延させて一対の電
磁石に発生する磁気吸引力又は磁気反発力を緩やかに変
動させるソフト制御回路部を設けたことを特徴とする。
請求項１に記載の発明は、相対向する一対の電磁石と該
一対の電磁石の間に配置された磁化可能な制御対象体
と、相対向して配置され該制御対象体の位置変位を検出
する位置変位検出センサを具備し、該位置変位検出セン
サの検出信号を位相補償回路部及びゲイン調整回路部を
有する制御回路部に入力し、位相補償及びゲイン調整を
行って得られる制御電流出力を一対の電磁石に出力して
磁気吸引力又は磁気反発力を制御し、制御対象体を該電
磁石間の任意の位置に非接触で浮上支持制御する磁気浮
上装置の制御装置において、浮上支持制御の開始から制
御対象体が所定の制御目標位置に安定するまでの制御を
該浮上支持制御が開始されると同時に位相補償回路部の
出力信号を時間的に遅延させて一対の電磁石に発生する
磁気吸引力又は磁気反発力を緩やかに変動させると共
に、浮上支持制御の停止から制御対象体が着座するまで
の制御を該浮上支持制御の停止が開始されると同時に位
相補償回路部の出力信号を時間的に遅延させて一対の電
磁石に発生する磁気吸引力又は磁気反発力を緩やかに変
動させるソフト制御回路部を設けたことを特徴とする。
【００１３】上記ソフト制御回路を設けることにより、
浮上制御が開始され、制御対象体１５が着座位置から浮
上制御目標位置で安定浮上に至るまでの期間、制御回路
部の位相補償回路部の出力信号を緩やかに増減させ、更
に該信号の増減時間を制御対象体が浮上開始及び停止時
において異常振動を発生せず、浮上の緩やかな制御が実
行可能となる。
浮上制御が開始され、制御対象体１５が着座位置から浮
上制御目標位置で安定浮上に至るまでの期間、制御回路
部の位相補償回路部の出力信号を緩やかに増減させ、更
に該信号の増減時間を制御対象体が浮上開始及び停止時
において異常振動を発生せず、浮上の緩やかな制御が実
行可能となる。
【００１４】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の磁気浮上装置の制御装置において、ソフト制御
回路部は位相補償回路部の出力信号を遅延させる信号遅
延回路部を具備し、浮上支持制御の開始時及び停止時は
位相補償回路部の出力信号を該信号遅延回路部を通すと
共に制御対象体が所定の制御目標位置に安定した時は該
信号遅延回路部をパスさせる信号切り替え部を具備する
ことを特徴とする。
に記載の磁気浮上装置の制御装置において、ソフト制御
回路部は位相補償回路部の出力信号を遅延させる信号遅
延回路部を具備し、浮上支持制御の開始時及び停止時は
位相補償回路部の出力信号を該信号遅延回路部を通すと
共に制御対象体が所定の制御目標位置に安定した時は該
信号遅延回路部をパスさせる信号切り替え部を具備する
ことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基づいて説明する。図６は本発明に係る磁気浮上装
置の制御装置の構成を示す図であり、図７は図６の信号
遅延回路部４３の回路構成例を示す図である。図６にお
いて図１乃至図５と同一符号を付した部分は同一又は相
当部分を示す。図６に示すように、本制御装置において
は、制御回路部２０にソフト制御回路部４０を設けてい
る。ソフト制御回路部４０は、磁気浮上装置の起動・停
止を検出する起動・停止検出部４１、信号切替部４２及
び信号遅延回路部４３を具備する。また、信号遅延回路
部４３は図７に示すようにコンデンサ４３−１と抵抗器
４３−２を具備する積分回路で構成される。
面に基づいて説明する。図６は本発明に係る磁気浮上装
置の制御装置の構成を示す図であり、図７は図６の信号
遅延回路部４３の回路構成例を示す図である。図６にお
いて図１乃至図５と同一符号を付した部分は同一又は相
当部分を示す。図６に示すように、本制御装置において
は、制御回路部２０にソフト制御回路部４０を設けてい
る。ソフト制御回路部４０は、磁気浮上装置の起動・停
止を検出する起動・停止検出部４１、信号切替部４２及
び信号遅延回路部４３を具備する。また、信号遅延回路
部４３は図７に示すようにコンデンサ４３−１と抵抗器
４３−２を具備する積分回路で構成される。
【００１６】位置変位検出センサ１２、１４は、制御対
象体１５の現在位置を検出し制御回路部２０のセンサ信
号処理回路部２１にその位置検出信号を出力する。該セ
ンサ信号処理回路部２１では該位置検出信号を制御に適
した信号に処理した後、オフセット調整回路部２２、位
相補償回路部２３、ゲイン調整回路部２４を経由し、メ
インアンプ部２５を介して電磁石１１、１３を駆動す
る。
象体１５の現在位置を検出し制御回路部２０のセンサ信
号処理回路部２１にその位置検出信号を出力する。該セ
ンサ信号処理回路部２１では該位置検出信号を制御に適
した信号に処理した後、オフセット調整回路部２２、位
相補償回路部２３、ゲイン調整回路部２４を経由し、メ
インアンプ部２５を介して電磁石１１、１３を駆動す
る。
【００１７】ソフト制御回路部４０は起動・停止検出部
４１が磁気浮上装置の浮上制御の起動・停止を検出した
とき、即ち浮上支持制御が開始された時及び停止される
時、信号切替部４２を制御し位相補償回路部２３の出力
信号Ｄを信号ラインＬｂ及び信号ラインＬａを通して信
号遅延回路部４３に導き、コンデンサ４３−１の容量と
抵抗器４３−２の抵抗値で決定される時間だけ該出力信
号を遅延させてゲイン調整回路部２４に出力する。即ち
位相補償回路部２３からゲイン調整回路部２４に至る信
号ラインＬｃをバイパスし、位相補償回路部２３の出力
を信号遅延回路部４３を通してゲイン調整回路部２４に
導いている。
４１が磁気浮上装置の浮上制御の起動・停止を検出した
とき、即ち浮上支持制御が開始された時及び停止される
時、信号切替部４２を制御し位相補償回路部２３の出力
信号Ｄを信号ラインＬｂ及び信号ラインＬａを通して信
号遅延回路部４３に導き、コンデンサ４３−１の容量と
抵抗器４３−２の抵抗値で決定される時間だけ該出力信
号を遅延させてゲイン調整回路部２４に出力する。即ち
位相補償回路部２３からゲイン調整回路部２４に至る信
号ラインＬｃをバイパスし、位相補償回路部２３の出力
を信号遅延回路部４３を通してゲイン調整回路部２４に
導いている。
【００１８】従来、用いられてきた一般的な磁気浮上装
置の制御装置では、浮上支持制御が開始され、浮上支持
制御が起動した瞬間から制御対象体１５が所定の制御目
標位置に安定になるまでのセンサ信号処理回路部２１の
出力は図４のＤ’に示すように浮上支持制御が起動した
時点より任意の時間（制御開始点３１から制御安定点３
２までの時間）、所定の制御目標位置Ｂを中心として初
期の減衰振動を発生しながら浮上支持制御が作用し、振
動が収束した時点で制御対象体１５は所定の制御目標位
置Ｂに安定して浮上支持される。
置の制御装置では、浮上支持制御が開始され、浮上支持
制御が起動した瞬間から制御対象体１５が所定の制御目
標位置に安定になるまでのセンサ信号処理回路部２１の
出力は図４のＤ’に示すように浮上支持制御が起動した
時点より任意の時間（制御開始点３１から制御安定点３
２までの時間）、所定の制御目標位置Ｂを中心として初
期の減衰振動を発生しながら浮上支持制御が作用し、振
動が収束した時点で制御対象体１５は所定の制御目標位
置Ｂに安定して浮上支持される。
【００１９】この初期の減衰振動は、磁気浮上装置の制
御力、制御装置の周波数特性等、磁気浮上装置の設計的
特性及び磁気浮上装置内での制御対象体１５の着座位置
と制御目標位置Ｂとの距離、磁気浮上開始時の制御対象
体１５周りのガス雰囲気条件・圧力条件等、外的要因に
よるダンピング特性などにより大きく変化する。このた
め特定の条件下で初期の減衰振動を低く押さえるか又は
発生しないように、浮上支持制御系の調整を行っても、
前記にある条件が変化することによって再び初期の減衰
振動が発生するため、浮上支持制御系を一定の特性を持
って上記初期振動の発生を回避することが困難である。
御力、制御装置の周波数特性等、磁気浮上装置の設計的
特性及び磁気浮上装置内での制御対象体１５の着座位置
と制御目標位置Ｂとの距離、磁気浮上開始時の制御対象
体１５周りのガス雰囲気条件・圧力条件等、外的要因に
よるダンピング特性などにより大きく変化する。このた
め特定の条件下で初期の減衰振動を低く押さえるか又は
発生しないように、浮上支持制御系の調整を行っても、
前記にある条件が変化することによって再び初期の減衰
振動が発生するため、浮上支持制御系を一定の特性を持
って上記初期振動の発生を回避することが困難である。
【００２０】更に、浮上支持制御を停止する場合、図５
に示すように、制御目標位置Ｂにある制御対象体１５を
位置変位検出センサ１２、１４で検出して得られた制御
信号或いは浮上を実施するための電磁石１１、１３に供
給している制御電流を遮断することで、浮上支持制御は
停止されるが、この場合浮上支持制御を停止した瞬間よ
り制御力が消滅し、制御対象体１５は制御目標位置Ｂか
ら着座位置まで急激に変化することになり、着座時の衝
撃発生を回避できない。
に示すように、制御目標位置Ｂにある制御対象体１５を
位置変位検出センサ１２、１４で検出して得られた制御
信号或いは浮上を実施するための電磁石１１、１３に供
給している制御電流を遮断することで、浮上支持制御は
停止されるが、この場合浮上支持制御を停止した瞬間よ
り制御力が消滅し、制御対象体１５は制御目標位置Ｂか
ら着座位置まで急激に変化することになり、着座時の衝
撃発生を回避できない。
【００２１】本発明に係る磁気浮上装置の制御装置は、
浮上開始時は起動・停止検出部４１にて磁気浮上が開始
されたことを検知し、信号切替部４２にて位相補償回路
部２３の出力を信号ラインＬｂ及び信号ラインＬａを通
して信号遅延回路部４３に入力する。
浮上開始時は起動・停止検出部４１にて磁気浮上が開始
されたことを検知し、信号切替部４２にて位相補償回路
部２３の出力を信号ラインＬｂ及び信号ラインＬａを通
して信号遅延回路部４３に入力する。
【００２２】浮上支持制御開始時はでは、センサ信号処
理回路部２１の出力と、閾値出力部２８が出力する閾
値、即ち、浮上支持制御が最終的に収束する制御目標位
置に対応する値との間に大きな差が生じるため、オフセ
ット調整回路部２２及び位相補償回路部２３を通過した
信号は、図３のＤに示すように急激な制御力を発生する
ステップ状の信号になる。
理回路部２１の出力と、閾値出力部２８が出力する閾
値、即ち、浮上支持制御が最終的に収束する制御目標位
置に対応する値との間に大きな差が生じるため、オフセ
ット調整回路部２２及び位相補償回路部２３を通過した
信号は、図３のＤに示すように急激な制御力を発生する
ステップ状の信号になる。
【００２３】この位相補償回路部２３から出力されるス
テップ状の信号を信号遅延回路部４３に入力し、該信号
遅延回路部４３により図８に示すように時間的に緩やか
に変化して遅延化する信号Ｆに変換し、ゲイン調整回路
部２４を介して電磁石１１、１３に入力することによ
り、該電磁石１１、１３に発生する磁気吸引力又は磁気
反発力を緩やかに変化させ、制御対象体１５に加わる支
持制御力を徐々に変動させる。これにより、位置変位検
出センサ１２、１４の位置検出信号（センサ信号処理回
路部２１の出力Ｇ）は図９に示すように徐々に変動す
る。
テップ状の信号を信号遅延回路部４３に入力し、該信号
遅延回路部４３により図８に示すように時間的に緩やか
に変化して遅延化する信号Ｆに変換し、ゲイン調整回路
部２４を介して電磁石１１、１３に入力することによ
り、該電磁石１１、１３に発生する磁気吸引力又は磁気
反発力を緩やかに変化させ、制御対象体１５に加わる支
持制御力を徐々に変動させる。これにより、位置変位検
出センサ１２、１４の位置検出信号（センサ信号処理回
路部２１の出力Ｇ）は図９に示すように徐々に変動す
る。
【００２４】つまり、制御対象体１５に加わる支持制御
力を緩やかに変動させることにより、制御対象体１５の
磁気浮上過程で発生していた制御の行き過ぎや遅れを発
生させず、制御対象体１５が着座位置Ｃから制御目標位
置Ｂに至るまで緩やかに移動し、電磁石１１、１３など
に接触させないように浮上支持制御することが可能とに
なる。
力を緩やかに変動させることにより、制御対象体１５の
磁気浮上過程で発生していた制御の行き過ぎや遅れを発
生させず、制御対象体１５が着座位置Ｃから制御目標位
置Ｂに至るまで緩やかに移動し、電磁石１１、１３など
に接触させないように浮上支持制御することが可能とに
なる。
【００２５】浮上支持制御停止時は、制御対象体１５を
浮上支持制御停止に伴い着座位置までの閾値出力部２８
の出力、即ち、制御目標位置Ｂが変動するが、この時、
センサ信号処理回路部２１との出力に浮上支持制御開始
時と同様、大きな差を生じるため、オフセット調整回路
部２２及び位相補償回路部２３を通過した信号Ｄは、図
５に示すように急激に制御力が消滅する信号となる。
浮上支持制御停止に伴い着座位置までの閾値出力部２８
の出力、即ち、制御目標位置Ｂが変動するが、この時、
センサ信号処理回路部２１との出力に浮上支持制御開始
時と同様、大きな差を生じるため、オフセット調整回路
部２２及び位相補償回路部２３を通過した信号Ｄは、図
５に示すように急激に制御力が消滅する信号となる。
【００２６】この時、位相補償回路部２３の出力信号
は、信号切替部４２の起動・停止検出部４１の検出信号
による切替動作により、浮上支持制御開始時と同様、信
号ラインＬｂ及び信号ラインＬａを通して信号遅延回路
部４３に導かれ、図１０の信号Ｈに示すように時間的に
緩やかに変動する。この信号遅延回路部４３の出力信号
Ｈはゲイン調整回路部２４でゲイン調整され、メインア
ンプ部２５を通って電磁石１１、１３に供給され、制御
対象体１５を緩やかに着座させることが可能となる。位
置変位検出センサ１２、１４の検出信号（センサ信号処
理回路部２１の出力信号Ｉ）は図１１に示すように緩や
かに変動する。
は、信号切替部４２の起動・停止検出部４１の検出信号
による切替動作により、浮上支持制御開始時と同様、信
号ラインＬｂ及び信号ラインＬａを通して信号遅延回路
部４３に導かれ、図１０の信号Ｈに示すように時間的に
緩やかに変動する。この信号遅延回路部４３の出力信号
Ｈはゲイン調整回路部２４でゲイン調整され、メインア
ンプ部２５を通って電磁石１１、１３に供給され、制御
対象体１５を緩やかに着座させることが可能となる。位
置変位検出センサ１２、１４の検出信号（センサ信号処
理回路部２１の出力信号Ｉ）は図１１に示すように緩や
かに変動する。
【００２７】また、浮上支持制御開始時と停止時に有効
となる信号遅延回路部４３は、信号切替部４２によって
選択されるが、浮上支持制御開始時や停止時など信号遅
延回路部４３が有効になった後、目的としている緩やか
な制御が実行され、制御対象体１５が制御目標位置Ｂに
安定した後は、信号遅延回路部４３を通過せず位相補償
回路部２３の出力信号が、信号ラインＬｃを通って直接
ゲイン調整回路部２４に入力され、メインアンプ部２５
を通して電磁石１１、１３に供給され、通常の浮上支持
制御に影響しないように信号切替部４２で切り替えてい
る。
となる信号遅延回路部４３は、信号切替部４２によって
選択されるが、浮上支持制御開始時や停止時など信号遅
延回路部４３が有効になった後、目的としている緩やか
な制御が実行され、制御対象体１５が制御目標位置Ｂに
安定した後は、信号遅延回路部４３を通過せず位相補償
回路部２３の出力信号が、信号ラインＬｃを通って直接
ゲイン調整回路部２４に入力され、メインアンプ部２５
を通して電磁石１１、１３に供給され、通常の浮上支持
制御に影響しないように信号切替部４２で切り替えてい
る。
【００２８】この信号切替部４２の切替タイミングは、
そもそも信号遅延回路部４３に設定された遅延時間と同
時間とし、信号の遅延が終了した段階で通常の制御に復
帰するように切り替えられる。更に、この信号遅延回路
部４３による信号の遅延時間は、信号遅延回路部４３内
部の構成により比較的自由度が高く設定することが可能
であり、例えば、図７に示すような基本的な遅延回路を
用いた場合、コンデンサ４３−１の容量又は抵抗器４３
−２の抵抗値を調整することで、遅延時間の調整が可能
であるため、容易に設定することが可能となる。
そもそも信号遅延回路部４３に設定された遅延時間と同
時間とし、信号の遅延が終了した段階で通常の制御に復
帰するように切り替えられる。更に、この信号遅延回路
部４３による信号の遅延時間は、信号遅延回路部４３内
部の構成により比較的自由度が高く設定することが可能
であり、例えば、図７に示すような基本的な遅延回路を
用いた場合、コンデンサ４３−１の容量又は抵抗器４３
−２の抵抗値を調整することで、遅延時間の調整が可能
であるため、容易に設定することが可能となる。
【００２９】つまり、制御対象体１５は浮上支持制御を
開始した時点より、所定の制御目標位置Ｂに至るまでの
浮上支持制御過程を該信号遅延回路部４３を経由した位
置補償回路部２３の出力により制御することで、浮上支
持制御開始の初期の振動を軽減して緩やかな浮上支持制
御を実現することが可能となる。
開始した時点より、所定の制御目標位置Ｂに至るまでの
浮上支持制御過程を該信号遅延回路部４３を経由した位
置補償回路部２３の出力により制御することで、浮上支
持制御開始の初期の振動を軽減して緩やかな浮上支持制
御を実現することが可能となる。
【００３０】上記の実施形態例によれば、浮上支持制御
が開始されてから、所定の制御目標位置Ｂに安定した浮
上支持制御が実現されるまでの間に発生する位相補償回
路部２３のステップ状の出力に応答して発生する初期の
振動の発生を未然に防止し、任意の時間で所定の制御目
標位置に浮上支持制御させることが可能となり、信号遅
延回路部４３によって決定される遅延時間を調整するこ
とで浮上支持制御開始から安定支持制御までの時間に対
しても制御可能になる。
が開始されてから、所定の制御目標位置Ｂに安定した浮
上支持制御が実現されるまでの間に発生する位相補償回
路部２３のステップ状の出力に応答して発生する初期の
振動の発生を未然に防止し、任意の時間で所定の制御目
標位置に浮上支持制御させることが可能となり、信号遅
延回路部４３によって決定される遅延時間を調整するこ
とで浮上支持制御開始から安定支持制御までの時間に対
しても制御可能になる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように請求項１及び２に記
載の発明によれば、浮上支持制御の開始から制御対象体
が所定の制御目標位置に安定するまでの制御を該浮上支
持制御が開始されると同時に位相補償回路部の出力信号
を時間的に遅延させて一対の電磁石に発生する磁気吸引
力又は磁気反発力を緩やかに変動させると共に、浮上支
持制御の停止から制御対象体が着座するまでの制御を該
浮上支持制御停止が開始されると同時に位相補償回路部
の出力信号を時間的に遅延させて一対の電磁石に発生す
る磁気吸引力又は磁気反発力を緩やかに変動させるソフ
ト制御回路部を設けたので、下記のような優れた効果が
得られる。
載の発明によれば、浮上支持制御の開始から制御対象体
が所定の制御目標位置に安定するまでの制御を該浮上支
持制御が開始されると同時に位相補償回路部の出力信号
を時間的に遅延させて一対の電磁石に発生する磁気吸引
力又は磁気反発力を緩やかに変動させると共に、浮上支
持制御の停止から制御対象体が着座するまでの制御を該
浮上支持制御停止が開始されると同時に位相補償回路部
の出力信号を時間的に遅延させて一対の電磁石に発生す
る磁気吸引力又は磁気反発力を緩やかに変動させるソフ
ト制御回路部を設けたので、下記のような優れた効果が
得られる。
【００３２】浮上制御が開始され、制御対象体が着座位
置から浮上制御目標位置で安定浮上に至るまでの期間、
制御回路部の位相補償回路部の出力信号を緩やかに増減
させ、更に該信号の増減時間を制御対象体が浮上開始及
び停止時において異常振動を発生せず、浮上の緩やかな
制御が実行可能となり、磁気浮上制御開始から安定浮上
支持制御に至るまでの間に発生する制御対象体の減衰振
動を未然に防止し浮上制御開始段階の振動により発生し
ていた制御対象体と電磁石の接触破損、接触に伴う塵埃
の発生を未然に防止し、更に浮上制御開始から所定の浮
上制御目標位置に至るまでの時間を調整することができ
る。
置から浮上制御目標位置で安定浮上に至るまでの期間、
制御回路部の位相補償回路部の出力信号を緩やかに増減
させ、更に該信号の増減時間を制御対象体が浮上開始及
び停止時において異常振動を発生せず、浮上の緩やかな
制御が実行可能となり、磁気浮上制御開始から安定浮上
支持制御に至るまでの間に発生する制御対象体の減衰振
動を未然に防止し浮上制御開始段階の振動により発生し
ていた制御対象体と電磁石の接触破損、接触に伴う塵埃
の発生を未然に防止し、更に浮上制御開始から所定の浮
上制御目標位置に至るまでの時間を調整することができ
る。
【図１】従来の磁気浮上装置の概略構成を示す図であ
る。
る。
【図２】従来の磁気浮上装置の浮上支持制御を行う制御
装置の構成を示す図である。
装置の構成を示す図である。
【図３】従来の浮上支持制御による浮上支持制御開始時
の制御対象体の挙動と位置補償回路部の出力を示す図で
ある。
の制御対象体の挙動と位置補償回路部の出力を示す図で
ある。
【図４】従来の浮上支持制御による位置補償回路部の出
力を示す図である。
力を示す図である。
【図５】従来の浮上支持制御による浮上支持制御停止時
の制御対象体の挙動と位置補償回路部の出力を示す図で
ある。
の制御対象体の挙動と位置補償回路部の出力を示す図で
ある。
【図６】本発明に係る磁気浮上装置の浮上支持制御を行
う制御装置の構成を示す図である。
う制御装置の構成を示す図である。
【図７】図６に示す制御装置の信号遅延回路部の回路構
成例を示す図である。
成例を示す図である。
【図８】浮上支持制御開始時の従来の支持制御信号と本
発明の支持制御信号を示す図である。
発明の支持制御信号を示す図である。
【図９】浮上支持制御開始時の従来の変位位置検出信号
と本発明の変位位置検出信号を示す図である。
と本発明の変位位置検出信号を示す図である。
【図１０】浮上支持制御停止時の従来の支持制御信号と
本発明の支持制御信号を示す図である。
本発明の支持制御信号を示す図である。
【図１１】浮上支持制御停止時の従来の変位位置検出信
号と本発明の変位位置検出信号を示す図である。
号と本発明の変位位置検出信号を示す図である。
１１ 電磁石 １２ 位置変位検出センサ １３ 電磁石 １４ 位置変位検出センサ １５ 制御対象体 ２０ 制御回路部 ２１ センサ信号処理回路部 ２２ オフセット調整回路部 ２３ 位相補償回路部 ２４ ゲイン調整回路部 ２５ メインアンプ部 ４０ ソフト制御回路部 ４１ 起動・停止検出部 ４２ 信号切替部
フロントページの続き (72)発明者 関口 信一 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 見須 恵次郎 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 Ｆターム(参考） 5H004 GA01 GA12 GB15 HA07 HB07 JA01 JA07 JB01 JB07 KA62 KA69 KB02 KB28 LB05 MA12 MA36 5H303 AA30 BB01 BB07 BB11 BB17 CC04 DD12 DD19 EE04 FF04 FF20 GG06 HH01 HH07 KK02 KK24 KK35 LL03 MM05 QQ03
Claims (2)
- 【請求項１】 相対向する一対の電磁石と該一対の電磁
石の間に配置された磁化可能な制御対象体と、相対向し
て配置され該制御対象体の位置変位を検出する位置変位
検出センサを具備し、該位置変位検出センサの検出信号
を位相補償回路部及びゲイン調整回路部を有する制御回
路部に入力し、位相補償及びゲイン調整を行って得られ
る制御電流出力を前記一対の電磁石に出力して磁気吸引
力又は磁気反発力を制御し、制御対象体を該電磁石間の
任意の位置に非接触で浮上支持制御する磁気浮上装置の
制御装置において、 前記浮上支持制御の開始から前記制御対象体が所定の制
御目標位置に安定するまでの制御を該浮上支持制御が開
始されると同時に前記位相補償回路部の出力信号を時間
的に遅延させて前記一対の電磁石に発生する磁気吸引力
又は磁気反発力を緩やかに変動させると共に、前記浮上
支持制御の停止から制御対象体が着座するまでの制御を
該浮上支持制御の停止が開始されると同時に前記位相補
償回路部の出力信号を時間的に遅延させて前記一対の電
磁石に発生する磁気吸引力又は磁気反発力を緩やかに変
動させるソフト制御回路部を設けたことを特徴とする磁
気浮上装置の制御装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の磁気浮上装置の制御装
置において、 前記ソフト制御回路部は前記位相補償回路部の出力信号
を遅延させる信号遅延回路部を具備し、前記浮上支持制
御の開始時及び停止時は前記位相補償回路部の出力信号
を該信号遅延回路部を通すと共に前記制御対象体が所定
の制御目標位置に安定した時は該信号遅延回路部をパス
させる信号切り替え部を具備することを特徴とする磁気
浮上装置の制御装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11061804A JP2000259252A (ja) | 1999-03-09 | 1999-03-09 | 磁気浮上装置の制御装置 |
| US09/521,667 US6359767B1 (en) | 1999-03-09 | 2000-03-08 | Apparatus for controlling magnetic levitation system |
| EP00105033A EP1035643A3 (en) | 1999-03-09 | 2000-03-09 | Apparatus for controlling magnetic levitation system |
| KR1020000011705A KR20010006762A (ko) | 1999-03-09 | 2000-03-09 | 자기 공중부양 시스템 제어장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11061804A JP2000259252A (ja) | 1999-03-09 | 1999-03-09 | 磁気浮上装置の制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000259252A true JP2000259252A (ja) | 2000-09-22 |
Family
ID=13181656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11061804A Pending JP2000259252A (ja) | 1999-03-09 | 1999-03-09 | 磁気浮上装置の制御装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6359767B1 (ja) |
| EP (1) | EP1035643A3 (ja) |
| JP (1) | JP2000259252A (ja) |
| KR (1) | KR20010006762A (ja) |
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| CN101256109B (zh) * | 2008-03-24 | 2010-08-18 | 苏州东菱振动试验仪器有限公司 | 带气压补偿控制的电动振动台振动中心控制器 |
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| CN113659876A (zh) * | 2021-09-03 | 2021-11-16 | 宁波微鹅电子科技有限公司 | 一种驱动组件和磁悬浮设备 |
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-
1999
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-
2000
- 2000-03-08 US US09/521,667 patent/US6359767B1/en not_active Expired - Fee Related
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- 2000-03-09 KR KR1020000011705A patent/KR20010006762A/ko not_active Withdrawn
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6359767B1 (en) | 2002-03-19 |
| EP1035643A2 (en) | 2000-09-13 |
| KR20010006762A (ko) | 2001-01-26 |
| EP1035643A3 (en) | 2003-06-25 |
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