JPH0555728B2

JPH0555728B2 -

Info

Publication number: JPH0555728B2
Application number: JP62137989A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Kurita; Kazumichi Kato
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 1987-06-01
Filing date: 1987-06-01
Publication date: 1993-08-17
Also published as: JPS63303217A

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］この発明は、宇宙用機器、高速回転機等に使用
して好適な磁気軸受の制御装置に関する。［従来の技術］磁気軸受は、その名の示すとおり、磁気の吸引
力や反発力を利用して、物体を無接触で支持する
ものであり、低摩擦、低振動、低騒音等の特徴が
ある。また、超高速回転、真空中での回転に使用
できるため、人工衛星の姿勢制御装置や高速回転
機等に使用され始めている。磁気軸受は、制御軸数により、一軸制御のもの
と、多軸制御のものとに大別される。一軸制御の磁気軸受は、スラスト軸受などに適
用される。その制御装置としては、PID（比例・
積分・微分）調節器が使用され、電流マイナーフ
イードバツク補償と合わせて、不平衡剛性とコイ
ル電流の遅れを補償するのが一般的である。ここ
で、不平衡剛性というのは、磁気による吸引力の
場合、回転軸が平衡状態からずれたとき、そのず
れを助長する方向に働くのであり、磁気吸引力の
不平衡分を変位量で除した値、すなわち、不安定
化力の磁気ばね定数を意味している。なお、これ
は、後述する（14）式のδjの係数に相当するもの
である。一方、多軸制御の磁気軸受には、多入力、多出
力の制御装置が必要であり、次のような制御方式
がとられている。各軸受を単独にPID制御する方式これは、上述した一軸制御方式を各軸受にそれ
ぞれ独立に適用し、各軸受を単独にPID制御する
ようにしたものである。回転子重心の各軸方向の運動を、それぞれ独
立にPID制御する方式これは、回転子の重心の並進３方向、回転２方
向の運動を、それぞれ独立にPID制御するもので
ある。第１２図は、この種の方式を説明するための図
である。制御対象（磁気軸受）１２０の回転子の
重心は、軸方向、径方向（２方向）に並進運動を
行うとともに、２方向に回転運動を行う。これら
の重心変位は、変位検出器１２１によつて検出さ
れ、変位推定器１２２に供給される。ただし、軸
方向の運動は、他の方向の運動とまつたく独立に
制御できるので、第１２図では省略してある。変位推定器１２２は、上記検出量から回転子の
推定重心変位y^_G，θ^_Z，θ^_y，z^_Gを演算し、加算器１
２３にフイードバツクする。加算器１２３は、重
心変位指令値からフイードバツク量を減算し、そ
の偏差をPID制御器１２４に供給する。PID制御
器１２４の出力は、重心に作用する力の指令値に
関するものであるが、これが荷重指令変換器１２
５により、軸受部に作用する磁気力の指令値に変
換され、電流指令器１２６に送られる。電流指令
器１２６は、前記指令値から、軸受部の電磁石へ
供給する電流指令値を作成し、これにより、制御
対象１２０を制御する。こうして、回転子が無接
触で軸受部に支持される。現代制御理論に基づく状態フイードバツクに
よる制御方式これは、松村文夫他「横軸形磁気軸受の基本方
程式と制御系設計」電気学会論文誌C.101巻６号、
137（1981）に記載されたものである。この制御方
式では、所定の評価関数が最小になるように、数
値計算によつてフイードバツク係数を求めるよう
になつている。［発明が解決しようとする問題点］ところで、上述した従来の制御方式には、次の
ような欠点があつた。 (1) 各軸受を単独に制御するの方式では、左右
の軸受の相互干渉の影響を補償することができ
ない。 (2) 回転子の重心の運動をそれぞれ独立にPID制
御するの制御方式では、左右対称な構造をも
つ場合には、重心の各軸方向の運動をそれぞれ
制御することができる。しかし、左右非対称な
場合には、左右の軸受の不平衡剛性の影響が、
反対側の軸受に影響して相互干渉を起こし、こ
のの制御方式では、これを補償できない。な
お、これは、重心変位のフイードバツクループ
の係数行列の中に、非対角項が現れることに対
応するが、その詳細は後述する。 (3) 現代制御理論によるの制御方式では、上記
(1)，(2)の不都合は解消されるが、すべての状態
変数のフイードバツクをとる必要があるため、
フイードバツクループが多数となり、数値計算
によつて求めたフイードバツク係数の設定も、
また微調整も複雑で困難である。この発明は、このような背景の下になされたも
ので、左右非対称な構造をもつ場合でも、常に最
適な制御を行うことのできる磁気軸受の制御装置
を提供することを目的とする。［問題点を解決するための手段］上記問題点を解決するために、第１発明は、軸受部に配設された電磁石に流す電流を制御す
ることにより、回転子を無接触で支持するように
した磁気軸受において、前記回転子の回転軸の径方向の変位を少なくと
も２箇所で検出し、それぞれの検出結果を出力す
る変位検出器と、この変位検出器の出力と、該変位検出器、前記
回転子の重心および前記回転軸の軸受部の相互の
位置関係とに基づいて演算を行い、前記回転子の
重心変位と前記回転軸の軸受部変位とを推定する
変位推定器と、この変位推定器から出力された推定重心変位に
Ｉ−PD動作を加え、これをフイードバツクする
ことにより重心の並進、回転運動を制御するＩ−
PD方式の主制御器と、前記変位推定器から出力された推定軸受部変位
にPD動作を加え、これをフイードバツクするこ
とにより軸受部の磁気力の不平衡を補償する不平
衡剛性補償器とを具備することを特徴とする。また、第２発明は、軸受部に配設された電磁石に流す電流を制御す
ることにより、回転子を無接触で支持するように
した磁気軸受において、前記回転子の回転軸の径方向の変位を少なくと
も２箇所で検出し、それぞれの検出結果を出力す
る変位検出器と、この変位検出器の出力と、該変位検出器と前記
回転子の重心の相互の位置関係とに基づいて演算
を行い、前記回転子の重心変位を推定する変位推
定器と、この変位推定器から出力された推定重心変位に
Ｉ−PD動作を加え、これをフイードバツクする
ことにより重心の並進、回転運動を制御するＩ−
PD方式の主制御器と、前記変位推定器から出力された推定重心変位に
PD動作を加え、これをフイードバツクすること
により軸受部の磁気力の不平衡を補償する不平衡
剛性補償器とを具備することを特徴とする。［作用］上記第１発明によれば、推定軸受部変位に基づ
いて、軸受の不平衡剛性を、各軸受部でそれぞれ
補償している。この結果、左右非対称な構造をも
つ場合でも、重心各軸方向の運動が互いに影響を
及ぼさない非干渉な制御系とすることができる。
したがつて、非対称な構造をもつ場合でも、簡単
な制御装置で、安定かつ速応性に富んだ、定常特
性のよい磁気軸受を得ることができる。これを従来の制御方式と比較すると、従来は回
転子の運動制御と、各軸受部の不平衡剛性の補償
とを、１つのPID制御装置で共通に行つていた。
このため、左右非対称な構造をもつ場合に現れる
左右の軸受の不平衡剛性の相互干渉（クロスルー
プ）、あるいは、不平衡剛性の並進方向と回転方
向の相互干渉（クロスループ）を補償することが
できなかつた（この詳細は、後述する）。本発明では、回転子の運動制御と、不平衡剛性
の補償とを別々に制御することにより、不平衡剛
性の相互干渉を補償できるようにした。また、第２発明は、推定重心変位に基づいて、
軸受の不平衡剛性の並進方向成分、および回転方
向成分をそれぞれ補償して、第１発明と同様の効
果をあげることができる。なお、第１発明と第２
発明の違いの詳細については後述する。［実施例］以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明
する。第１図は、この発明の第１実施例（第１発明対
応）による磁気軸受制御装置の構成を示すブロツ
ク図であるが、この制御装置の説明に入る前に、
まず第２図以降を参照して、上記制御装置の制御
対象である磁気軸受につき説明する。磁気軸受（制御対象）の構造と各関連量第２図は、磁気軸受の構造を示す斜視図であ
る。図において、１は回転子、２は回転子１の回転
軸である。回転軸２は、左右の軸受部３ｌ，３ｒ
により無接触で支持されている。軸受部３ｌ，３
ｒは、それぞれ４個の電磁石をもち（第１図の３
l₁〜３l₄、および３r₁〜３r₄参照）、回転軸２を吸
引することにより、これを平衡位置に保持しよう
とする。この軸受部３ｌ，３ｒの外方には、左右
の検出部４ｌ，４ｒが配設されている。検出部４
ｌ，４ｒは、たとえば渦電流式の非接触変位計か
らなるもので、回転軸２の径方向の変位量を検出
するものである。上記回転子１につき、次のような静止座標系を
定める。まず、平衡状態における回転子１の重心
Ｇの位置を原点Ｏとする。また、平衡状態におけ
る回転軸２の軸心をｘ軸、鉛直下方をｚ軸とし、
ｙ軸は、これら各軸が右手系をなすように定め
る。なお、重心Ｇと回転子１の中心とは、必ずし
も一致しない（第３図ａ参照）。第３図は、上記各部の位置関係を示す図であ
り、同図ａとｃは正面図、ｂは平面図である。同
図ａに示すように、重心Ｇと回転子１の中心との
距離をl₀、回転子１の中心と左右の軸受部３ｌ，
３ｒとの距離をそれぞれl₁，l₂、回転子１の中心
と検出部４ｌ，４ｒとの距離をそれぞれl₁′，l₂′
とする。また、同図ｂに示すように、回転軸２の
ｙ軸方向の変位量を記述する。すなわち、左右軸
受部３ｌ，３ｒにおける回転軸２のｙ軸方向の変
位量（平衡位置からの変位量）をy_l，yr、左右検
出部４ｌ，４ｒにおける回転軸２のｙ軸方向の変
位量をy_l′，yr′とする。また、重心Ｇの位置での
回転軸２のｙ軸方向の変位量をy_Gとする。さら
に、同図ｃに示すように、ｚ軸方向の各変位量を
それぞれ、z_l，zr，z_l′，zr′，Z_Gとする。次に、左軸受部３ｌにおいて、回転軸２に作用
する吸引力は、鉛直上方にf_l1、鉛直下方にf_l2、水
平左方にf_l3、水平右方にf_l4であるとする。また、
右軸受部３ｒにおいて、回転軸２に作用する吸引
力は、それぞれfr₁，fr₂，fr₃，fr₄であるとする。
こうすると、左右の軸受部３ｌ，３ｒにおいて、
ｙ軸方向、ｚ軸方向に作用する力fy_l，fyr，fz_l，
fzrは、次のようになる。 fy_l＝f_l3−f_l4，fyr＝fr₃−fr₄，fz_l＝f_l2−f_l1，fzr
＝fr₂−fr₁ ……(1) また、回転子１のｘ，ｙ，ｚ各軸回りの回転量
をθ_x，θ_y，θ_z、回転子１のｘ軸回りの回転角速度
をω_xとする。磁気軸受の伝達特性次に、このような磁気軸受の運動方程式から始
めて、磁気軸受の伝達特性を求め、そのブロツク
線図を定めることとする。 (1) 運動方程式回転子１を、軸対称の構造をもつ剛体とみなし
て、ｘ軸回りの回転を除いた５自由度を制御する
場合を考える。ここで、回転軸２の方向、つまり
スラスト方向（ｘ軸方向）については、変位量の
検出も、力を加えることも、他方向の運動とは独
立に行えるから、単独に制御することができる。しかしながら、径方向、すなわちラジアル方向
（ｙ軸およびｚ軸方向）の４軸は、互いに影響し
あつている。たとえば、左の軸受部３ｌに吸引力
が働くと、右の軸受部３ｒの方でも運動が生じ
る。また、一般に、検出部４ｌ，４ｒの位置と、軸
受部３ｌ，３ｒの位置とは異なるので、左の軸受
部３ｌにおける回転軸２の変位を知ろうとする
と、左右の検出部４ｌ，４ｒにおける変位量から
推定しなければならない。このように、左右の運動は、吸引力の発生にお
いても、変位の検出においても関連している。ま
た、回転子１が回転し始めると、ジヤイロモーメ
ントが発生するので、ｙ軸方向とｚ軸方向の運動
も干渉しあつている。つまり、ラジアル４軸は、
すべて関連していることとなる。さて、第２図、第３図において、重心Ｇの並進
運動の運動方程式は、次のようになる。 mx¨_G＝Fx，my¨_G＝Fymz¨_G＝Fz ……(2) また、重心Ｇの回転運動の運動方程式は、次の
ようになる。 Jyθ¨_z−ω_xJxθ・_y＝Mz Jyθ¨_y＋ω_xJxθ・_z＝My ……(3) ここで、ｍは回転子１の質量、Jx，Jyはｘ軸、
ｙ軸回りの慣性モーメント（ただしｚ軸回りの慣
性モーメントJz＝Jy），x_G，y_G，z_Gは重心Ｇの各
軸方向の平衡位置からの変位量、θ_y，θ_zは重心Ｇ
の回りの角変位量、ω_xは回転子１の回転角速度、
Fx，Fy，Fzは重心Ｇに作用する力、My，Mzは
重心Ｇに働くモーメントである。ラジアル４軸の運動方程式を行列で表記する
と、次のようになる。ｍ，０，０，００，ｍ，０，００，０，Jy，００，０，０，Jy y¨_G z¨_G θ¨_z θ¨_y十０，０，０，００，０，０，００，０，０，−ω_xJx ０，０，ω_xJx，０ｙ・_G ｚ・_G θ・_z θ・_y＝Fy Fz Mz My ……(4) これを直接記法で表記すると、〓x¨_G＋〓x¨_G＝〓_G ……（4a）となり、さらにラプラス変換すると、（s²〓＋ｓ〓）〓_G＝〓_G ……（4b）となる。これが回転子の運動を表す運動方程式で
ある。なお、本明細書では、便宜上、時間領域で
の関数も、ラプラス変換後の複素周波数領域での
関数も同じ記号を用いることとする。 (2) 軸受部３ｌ，３ｒ、検出部４ｌ，４ｒ、およ
び重心Ｇでの、回転軸２の変位量の関係を記述
する。まず、重心変位と軸受部変位の関係は、次のよ
うになる。 y_l y_r z₁ z_r＝１，０，l₁−l₀，０１，０，−（l₂＋l₀），００，１，０，−（l₁−l₀）０，１，０，l₂＋l₀y_G z_G θ_z θ_y ……(5) または、直接記法で〓_B＝〓〓_G ……（5a）となる。また、重心変位と検出部変位の関係は、次の通
りである。 y_l′ y_r′ z₁′ z_r′＝１，０，l₁′−l₀，０１，０，−（l₂′＋l₀），００，１，０，−（l₁′−l₀）０，１，０，l₂′＋l₀ y_G z_G θ_z θ_y ……(6) 直接記法で、 x_S＝Bx_G ……（6a）となる。上記(6)式を解けば、検出部変位x_Sから推定重心
変位x^_Gを推定することができる。すなわち、 x^_G＝y^_G z^_G θ^_z θ^_y＝１／l₁′＋l₂′l₂′＋l₀，l₁′−l₀，０，００，０，l₂′＋l₀，l₁′−l₀ １，−１，０，００，０，−１，１ y_l′ yr_r′ z_l′ z_r′ ……(7) となる。直接記法で x^_G＝〓^-1〓_S ……（7a）となる。上記(7)式を(5)式に代入すると、推定軸受部変位
x^_Bを推定することができる。すなわち、 y^_l y^r z^_l z^r＝１／l₁′＋l₂′l₁＋l₂′，l₁′−l₁，０，０ l₂′−l₂，l₁′＋l₂，０，００，０，l₁＋l₂′，l₁′−l₁ ０，０，l₂′−l₂，l₁′＋l₂ y_l′ y_r′ z_l′ z_r′ ……(8) となる。直接記法で表記すると、 x^_B＝〓〓^-1〓_S ……（8a）となる。こうして、検出部変位x_Sから軸受部変位と重心
変位の推定値x^_B，x^_Gを求めることができる。一方、軸受部３ｌ，３ｒに発生した吸引力f_B
（前記(1)式参照）と、回転子１の重心Ｇに作用す
る一般化力f_Gとの関係は、次式のようになる。 Fy Fz Mz My＝１，１，０，００，０，１，１ l₁−l₀，−（l₂＋l₀），０，００，０，−（l₁−l₀），l₂＋l₀ fy_l fyr fz_l fzr ……(9) 直接記法で表記すると、〓_G＝〓〓_B ……（9a）となる。こうして、検出部４、重心Ｇ、および軸受部３
における変位量と力との関係が求められた。 (3) 軸受部３ｌ，３ｒに発生した吸引力を求め
る。電磁石（馬てい形）の吸引力ｆ、一般に、
次のように表すことができる。ｆ＝（φg）²／μ₀Ag＝（NiPg）²／μ₀Ag＝（Ni
μ₀Ag／2δ）²／μ₀Ag＝μ₀AgN²／４（ｉ／δ）²……(1
0) ここで、ｆは吸引力、ｉはコイル電流、δは電
磁石と回転軸２との間のギヤツプの大きさ、φg
は磁束、Pgはギヤツプ部のパーミアンス、Agは
ギヤツプ部の断面積、μ₀は真空中の透磁率、Ｎは
コイルの巻数である。上記(10)式中、吸引力、電流、ギヤツプの大きさ
を、それぞれ定常分と変動分とに分けると次の式
が成立する。 Fj＋fj＝μ₀AgN²／４（Ij＋i_j／Ｗ＋δj）² ……(11) ここで、定常分とは平衡時における値であり、
大文字で示してある。また、変動分は平衡状態か
らのずれに相当し、小文字で示してある。変動分が定常分と比べて十分小さいとすれば、
２次以上の微小項が省略でき、次の式が成立す
る。 Fj＋fj＝μ₀AgN²／４（Ij／Ｗ）²｛１＋２（i_j／
Ij）−２（δj／Ｗ）｝……(12) よつて、 Fj＝μ₀AgN²／４（Ij／Ｗ）² ……(13) fj＝2Fj（i_j／Ij−δj／Ｗ） ……(14) の２式が成り立つ。ここで、Fj，Ij，Ｗは、吸引力、電流、ギヤツ
プの大きさの各定常分、fj，i_j，δjはこれらの変
動分である。また、サフイツクスｊは、l₁，l₂，
l₃，l₄，r₁，r₂，r₃，r₄をとる。つまり、左右軸受
部３ｌ，３ｒの各方向につき、吸引力、電流、ギ
ヤツプの大きさの、それぞれの定常分と変動分と
が定まる。次に、コイル電流の変動分i_j、軸受部変位y_l，
yr，z_l，zr、軸受部吸引力fy_l，fyr，fz_l，fzrの各
関係を求める。まず、電流iy_l，iyr，iz_l，izrの正
の向きとして、正の吸引力fy_l，fyr，fz_l，fzrを発
生させる電流の向きをとると、次式が成立する。 y_l＝−δ_l3＝δ_l4 yr＝−δr₃＝δr₄ z_l＝−δ_l2＝δ_l1 zr＝−δr₂＝δr₁ ……(15) iy_l＝i_l3＝−i_l4 iyr＝ir₃＝−ir₄ iz₁＝i₁₂＝−i₁₁ izr＝ir₂＝−ir₁ ……(16) これらの式と(14)式とから、次の式が得られ
る。 fy_l＝f_l3−f_l4＝2F_l3（i_l3／I_l3−δ_l3／Ｗ）−2F_l4
（i_l4／I_l4−δ_l4／Ｗ）＝２（F_l3／I_l3＋F_l4／I_l4）iy
_l＋２／Ｗ（F_l3＋F_l4）y_l fyr＝fr₃−fr₄＝２（Fr₃／Ir₃＋Fr₄／Ir₄）iyr＋２／
Ｗ（Fr₃＋Fr₄）yr fz_l＝f_l2−f_l1＝２（F_l2／I_l2＋F_l1／I_l1）iz_l＋２／
Ｗ（F_l2＋F_l1）z_l fzr＝fr₂−fr₁＝２（Fr₂／Ir₂＋Fr₁／Ir₁）izr＋２／
Ｗ（Fr₂＋Fr₁）zr……(17) この式を行列で表せば、

【表】となる。また、直接記法で表すと、〓_B＝〓〓＋〓〓_B ……（17b）となる。こうして、電流変動分ｉと、吸引力変動分f_B
と、軸受部変位量x_Bとの関係が得られた。 (4) 電磁石の電流特性電磁石に与えられる電流指令と、応答（実際
に流れるコイル電流）ｉとの関係を次の式で表
す。〓＝〓（ｓ）〓 ……〓ここで、４組のラジアル軸受をすべて同じ特性
とすると、次のようになる。〓＝Ｇ（ｓ）〓〓 ……（18a）ただし、〓は単位行列なお、伝達特性Ｇ（ｓ）の具体例としては、次
のようなものがある。電流マイナーフイードバツクがないとき第９図ａに示すように、電流マイナーフイード
バツクがない場合は、１／Ｇ（ｓ）＝１＋as となる。なお、ａはコイルの時定数を表す。比例電流マイナーフイードバツクがあるときこの場合は、第９図ｂに示すように、Ｇ（ｓ）＝Ｋ／（１＋as＋Ｋ）１／Ｇ（ｓ）＝（１＋Ｋ）Ｋ＋as／Ｋとなる。なお、Ｋは比例ゲインである。 PI電流マイナーフイードバツクのときこの場合は、第９図ｃに示すような構成とな
る。ここで、系を安定にするために、比例ゲイン
Kp、および時定数Ｔを、Kp＝2a／Ｔに設定する
と、１／Ｇ（ｓ）は、次のようになる。１／Ｇ（ｓ）＝１＋T²ｓ／2a＋T²（ａ−Ｔ）s²／
2a−T³s³（ａ−Ｔ）／2a＋T⁴（ａ−Ｔ）s⁴／2a＋
…… PI電流マイナーフイードバツクと一次遅れ
フイルタ（時定数Ｔ）との組み合わせこの場合は、第９図ｄのようになり、１／Ｇ
（ｓ）は、次の式で与えられる。１／Ｇ（ｓ）＝１＋Ｔ（１＋Ｔ／2a）ｓ＋T²s²／
２ (5) 制御対象の伝達特性以上を総合して、磁気軸受、つまり制御対象の
伝達特性を求める。上述した運動方程式等を改めて書くと、運動方程式（s²〓＋ｓ〓）x_G＝〓_G
……（4b）軸受部変位〓_B＝〓〓〓 ……（5a）検出部変位〓_S＝〓〓〓 ……（6a）推定重心変位 x^_G＝〓^-1〓_S ……（7a）推定軸受部変位 x^_B＝〓〓^-1〓_S……（8a）一般化力と吸引力〓_G＝〓〓_B ……（9a）電磁吸引力〓_B＝〓〓＋〓〓〓……（17b）コイル電流特性〓＝Ｇ（ｓ）〓〓〓〓〓
……（18a）となる。上記（4b），（5a），（6a）式および（9a），
（17b），（18a）式から、次の式が得られる。（s²〓＋ｓ〓）〓_G ＝〓_G ＝〓〓_B ＝〓（〓〓＋〓〓_B）＝〓〓Ｇ（ｓ）〓〓〓〓〓＋〓〓〓〓_G ……(19) ここで、電流指令値〓〓〓〓＝〓^-1〓〓〓〓_B
……(20) 吸引力指令値〓〓〓〓_B＝D^-1〓〓〓〓_G
……(21) とおき、これらの式を(19)式に代入すると、次の
式が成立する。（s²〓＋ｓ〓−〓〓〓）〓_G＝〓〓Ｇ（ｓ）〓〓^-1
〓^-1 _G＝Ｇ（ｓ）〓〓〓〓_G ……(22) よつて、１／Ｇ（ｓ）（s²〓＋ｓ〓−〓〓〓）〓_G〓〓〓〓_G ……(23) となる。これが、重心に作用する一般化力の指令
値〓〓〓〓_Gと重心変位〓_Gとの関係を示す式であ
る。この(23)式を、運動方程式（4b）と比較する
と、〓〓〓の項が新たに加わつていることが分か
る。この〓〓〓（以下、不平衡剛性行列〓〓〓と
よぶ）は、軸受部変位〓_Bによつて生じるもので、
不平衡剛性の影響を表す項であり、次式で表され
る成分を持つ。〓〓〓＝２／Ｗ〓１，１，０，００，０，１，１ l₁−l₀，−（l₂＋l₀），０，００，０，−（l₁−l₀），l₂＋l₀ F_l3＋F_l4，０，０，０ × ０，Fr₃＋Fr₄，０，００，０，F_l2＋F_l1，００，０，０，Fr₂＋Fr₁ １，０，l₁−l₀，０ × １，０，−（l₂＋l₀），００，１，０，−（l_l−l₀）０，１，０，l₂＋l₀ （F_l3＋F_l4）＋（Fr₃＋Fr₄）０，０（F_l2＋F_l1）＋（Fr₃＋Fr₁），，（F_l3＋F_l4）（l₁−l₀）０ −（Fr₃＋Fr₄）（l₂＋l₀），０ −（F_l2＋F_l1）（l₁−l₀），＋（Fr₂＋Fr₁）（l₂＋l₀），（F_l3＋F_l4）（l₁−l₀）０ −（Fr₃＋Fr₄）（l₂＋l₀），０ −（F_l2＋F_l1）（l₁−l₀），＋（Fr₂＋Fr₁）（l₂＋l₀）（F_l3＋F_l4）（l₁−l₀）² ０＋（Fr₃＋Fr₄）（l₁＋l₀）²，０（F_l2＋F_l1）（l₁−l₀）² ，＋（Fr₂＋Fr₁）（l₂＋l₀）²） ……(24) 磁気軸受の機械構造が左右対称のときは、 l₀＝０，l₁＝l₂，F_l3＋F_l4＝Fr₃＋Fr₄，F_l2＋F_l1
＝Fr₂＋Fr₁ ……(25) となるから、不平衡剛性行列〓は対角行列とな
る。よつて、この行列〓を通して重心変位量〓_G
がフイードバツクされても、各軸の相互干渉は生
じない。しかしながら、左右非対称のときは、不
平衡剛性行列〓は非対角となるから、ｙ軸とθ_z
軸、およびｚ軸とθ_y軸の運動は、互いに干渉しあ
う。このように、上記(23)式で示される重心Ｇの運
動には、行列〓で表現される不平衡剛性の影響
と、ジヤイロモーメント行列〓で表現されるジヤ
イロモーメントの影響とがあるため、各軸の運動
は相互に関連している。第４図は、上述した(23)式で示される伝達特性
を示すブロツク線図である。この図において、一点鎖線で囲んだ部分が制御
対象である。この制御対象の前段には、重心に作
用する力の指令値〓_Gから吸引力指令値〓_Bを算出
するための荷重指令変換器（上記(21)式の行列〓
^−１に相当）と、吸引力指令値〓_Bから電流指令値
〓を算出するための電流指令器（上記(20)式の行
列〓^-1に相当）が設けられている。上記制御対象は、電流指令値〓に応じてコイル
電流〓（変動分）を電磁石に流し、軸受部吸引力
〓_B（変動分）を発生する。この吸引力〓_Bによ
り、回転子１の重心Ｇに力〓_Gが作用し、回転子
１が4b式の運動を行う。これにより、重心変位
x_G，軸受部変位〓_Bが生じ、軸受部変位〓_Bが行列
Ｑを介して、行列〓の出力側に正帰還される。こ
れが、不平衡剛性を表す行列〓に相当する。第４図のブロツク線図で示す系は、重心に作用
する一般化力の指令値〓_Gの４つの成分を入力と
し、重心変位〓_Gの４つの成分を出力とする多入
力・多出力系である。この場合、不平衡剛性行列〓と、ジヤイロモー
メント行列〓が非対角なので、各軸が干渉しあつ
ている。また、行列〓が正帰還されているので、
不安定な系である。制御装置の構成法次に、この制御対象を制御する制御装置につい
て説明する。制御対象に制御装置を加えた制御系
の特性としては、ある一つの出力変数に対して、
一つの入力で制御できるように非干渉化されてい
るのが望ましい。また、非干渉化された各部分
系、は、制御性、安定性、速応性の面でも十分に
良い性能を備えているのがよい。これらの制御特性をＩ−PD方式の制御装置を
用いて実現することを考える。以下、Ｉ−PD方
式という場合、Ｉ−PDのほかに、Ｉ−PDD²，
Ｉ−PDD²D³……の各方式を含むものとする。Ｉ−PD方式の制御系の構成は、第５図に示す
ように、伝達関数〓^-1で表される制御対象（これ
は、第４図の制御対象に荷重指令変換器と、電流
指令器を加えたものに相当する）に、伝達関数Ｆ
で示されるＰ（比例）、Ｄ（微分）、D²（２回微分）
……の局所フイードバツクをかけて極配置を調整
し、特性を改善する一方、制御量〓を目標値〓側
に直結フイードバツクし、Ｉ（積分）動作で定常
位置偏差がゼロになるように制御するものであ
る。なお、上記伝達関数〓^-1のアンダーライン
は、複素周波数ｓの昇べき多項式を表す。たとえ
ば、〓＝〓₀＋ｓ〓₁＋s²〓₂＋……となる。Ｉ−PD制御装置に含まれる積分ゲインＫ、比
例ゲイン〓₀、微分ゲイン〓₁、２回微分ゲイン〓
_２……を、北森俊行「制御対象の部分的知識に基
づくＩ−PD方式非干渉制御系の設計」計測自動
制御論文集、16−１，112／117（1980）に記載さ
れている部分モデルマツチング法に基づいて設計
する。 (1) 部分モデルマツチング法非干渉性、制御性、安定性、速応性の面で、十
分に設計仕様を満たす制御系として、次の式で表
される伝達特性をもつ参照モデルを考える。｛〓＋a₁〓ｓ＋a₂〓²s²＋……｝〓＝〓 ……(26) ここで、〓：出力〓：入力〓：立ち上がり時間行列（対角行列） a₁，a₂……：係数である。 (26)式の｛｝の中は、対角行列となるので、入
出力はそれぞれ非干渉化されて、部分系に分かれ
ている。また、適当な係数列を選ぶことにより、
各部分系に適当な減衰性、応答性を与えることが
できる。ここで、制御対象である磁気軸受をＩ−PD方
式の制御装置で制御する場合の、制御系の入出力
関係を、(26)式の参照モデルに一致させる操作を
行う。この制御系の伝達特性の各項の係数を、ｓ
の低次の方から補償要素に応じた次数まで、上記
参照モデルの係数と等しくすることを、部分モデ
ルマツチング法といい、これに基づいて各ゲイン
の設計公式が導かれる。すなわち、フイードバツ
クループ中の補償要素として、比例要素〓₀と１
回微分要素〓₁とを使用するとき、各ゲインは、
上記文献により、次に式で与えられる。〓＝a₃／a₄〔〓₂ ^-1〓₃〕_diag ……(27) 〓＝１／a₃〓₂〓^-3 ……(28) 〓₀＝a₁〓−〓₀ ……(29) 〓₁＝a₂〓²−〓₁ ……(30) ここで、［］_diagは、行列の対角成分を表す。
（２７）〜(30)式で与えられる各ゲインを補償要素と
して用いれば、(26)式で表される参照モデルの伝
達特性をもつ、非干渉で安定な制御系が得られ
る。なお、フイードバツクループ中の補償要素に、
さらに高次の微分要素、すなわち、２回微分要
素、３回微分要素などを含む場合も、上記(27)〜
（３０）式と同様に、各ゲインが与えられる。 (2) 次に、第４図で示される本実施例の伝達特性
と、上記Ｉ−PD制御方式の行列〓とを等置す
ることにより、積分ゲインＫ、比例ゲイン〓₀、
微分ゲイン〓₁を算出する。まず、本実施例装置のコイル電流特性Ｇ（ｓ）
を次式で表す。Ｉ／Ｇ（ｓ）＝g₀＋g₁ｓ ……(31) この式は、前述した電流マイナーフイードバツ
クがないとき、あるいは比例電流マイナーフイー
ドバツクのときには、厳密に成立する。また、そ
の他の電流マイナーフイードバツク方式のときに
は、近似的に成り立つ。この(31)式を、第４図の
ブロツク線図に対応する(23)式に代入すると、（g₀＋g₁ｓ）（s²〓＋ｓ〓−〓）〓_G＝〓_G
……(32) となる。この式の左辺の〓_Gの係数が、行列〓に
対応するから、これらを等置することにより、〓＝−g₀〓＋g₀〓ｓ−g₁〓ｓ＋g₀〓s²＋g₁〓s²＋g₁〓s³ ……(33) となり、次の各式が成立する。〓₀＝−g₀〓〓₁＝g₀〓−g₁〓〓₂＝g₀〓＋g₁〓〓₃＝g₁〓 ……(34) したがつて、立ち上がり時間、積分ゲイン、比
例ゲイン、および微分ゲインは、次の式で規定さ
れる。立ち上がり時間〓＝a₃／a₄［〓₂ ^-1〓₃］_diag＝a₃／a₄g₁／g₀〓＝σ〓ただしσ＝a₃／a₄g₁／g₀ ……(35) 積分ゲイン〓＝１／a₃〓₂〓^-3 ＝g₀／a₃σ³〓＋g₁／a₃σ³〓 ……(36) 比例ゲイン〓₀＝a₁〓−〓₀＝ a₁g₀／a₃σ²〓＋a₁g₁／a₃σ²〓＋g₀DQA ……(37) 微分ゲイン〓₁＝a₂〓−H₁ ＝a₂g₀／a₃σ〓＋（a₂g₁／a₃σ−g₀）〓＋g₁〓 ……(38) こうして、積分ゲイン、比例ゲイン、および微
分ゲインが求められた。ここで、上記各ゲインの
右辺第１項は、質量行列〓（対角行列）に関する
成分、第２項は、ジヤイロモーメント行列〓（非
対角行列）に関する成分である。また、比例ゲイ
ンおよび微分ゲインの第３項は、不平衡剛性行列
〓（非対角行列）にかかわる成分で、不平衡剛性
を補償するものである。このＩ−PD制御装置を、
第４図に示す制御対象に付加すると、第６図のよ
うになる。第６図において、加算器７は第５図の積分器の
入力側の加算器に対応し、加算器８は第５図の積
分器の出力側の加算器に対応する。また、第６図
の荷重指令変換器から変位推定器までが、第５図
の〓^-1に対応し、第６図の〓₀＋〓₁ｓが第５図の
〓に対応する。第６図において、検出部４ｌ，４ｒから出力さ
れた検出部変位〓_sは、行列〓^-1により推定重心
変位x^_Gに変換される。この推定重心変位x^_Gが、目
標値側にある加算器７に直接フイードバツクされ
るとともに、PD要素（〓₀＋〓₁ｓ）を介して積
分要素の出力側にある加算器８にフイードバツク
される。この加算器８の出力が重心に作用する一
般化力の指令値〓_Gとなる。この図では、制御対象内のフイードバツクルー
プが不平衡剛性行列〓で表されている。これは、
第４図のフイードバツクループを等価変換したも
のである。第６図の〓₀，〓₁に(37)，(38)式を代入し、不
平衡剛性行列〓に関する項だけを分離すると、第
７図が得られる。すなわち、不平衡剛性行列〓の伝達特性を有す
る不平衡剛性補償器と、質量行列Ｍとジヤイロモ
ーメント行列〓に関する特性をもつ主制御器およ
びジヤイロモーメント補償器とに分離され、これ
らがフイードバツクループを形成する。ここで、積分ゲイン、比例ゲイン、および微分
ゲインの、質量行列〓にかかわる各成分は、対角
成分のみであるが、ジヤイロモーメント行列〓、
および不平衡剛性行列〓にかかわる各成分は、非
対角成分をもつこととなる。すなわち、ジヤイロ
モーメント行列〓で表現されるジヤイロモーメン
トの影響と、行列〓で表現される不平衡剛性の影
響とで、互いに関連し合つている重心Ｇまわりの
各軸の運動を非干渉化して、各軸をそれぞれ独立
に制御するためには、補償のための制御装置もク
ロスして設ける必要がある。このうち、不平衡剛性の補償部分は、対角行列
にすることができる。すなわち、上記(37)，(38)
両式の不平衡剛性補償部分である〓に関する成分
を他の部分と分離することにより、この部分を対
角化することができる。このために、第８図に示すように、重心変位量
x^_Gを係数行列Ａによつて、軸受部変位量x^_Bに変換
し、これをPD要素（g₀＋g₁ｓ）〓を介して、加
算器９へフイードバツクするようにした。このよ
うに構成しても、第７図と全く等価である。これ
によつて、補償フイードバツクループ中に、対角
行列〓が入ることとなり、不平衡剛性補償部分を
対角化することができる。対角化できれば、不平衡剛性の補償フイードバ
ツクループは、クロスしなくなり、制御装置が簡
略化されるとともに、現場におけるゲインの微調
整も容易となる。なお、第８図において、積分、比例、微分各ゲ
インの質量行列Ｍとジヤイロモーメント行列〓に
かかわる成分は、推定重心変位x^_Gを入力とするフ
イードバツクループを形成している。第１実施例の構成第８図を具体化することにより、第１図の構成
が得られる。第１図において、３０は変位推定器である。変
位推定器３０は、検出部４ｌ，４ｒに接続されて
いる。そして、検出部変位〓ｓに(7a)式の変換を
施して推定重心変位x^_Gを求めるとともに、(8a)式
の変換により、検出部変位xsから推定軸受部変
位x^_Bを求める。すなわち、第８図の構成要素〓^-1
と〓とに対応する部分である。ここで求められた
推定重心変位x^_Gは、主制御器４０，５０、ジヤイ
ロモーメント補償器６０に供給され、推定軸受部
変位x^_Bは、不平衡剛性補償器８０に供給される。これらの構成要素４０，５０，６０は、第８図
の比例・微分要素と積分要素とに対応し、Ｉ−
PD方式の制御を実行するものである。まず、主制御器４０，５０は、推定重心変位x^_G
と重心変位指令値〓＾_Gとから、重心に作用する
一般化力の指令値〓_Gを求めるものである。すな
わち、主制御器４０は、第８図に示す加算器７
と、積分ゲイン中の質量行列〓に関する成分に相
当するＩ要素４１ａ，４１ｂと、比例ゲインおよ
び微分ゲイン中の質量行列Ｍにかかわる成分に対
応するPD要素４２ａ，４２ｂと、加算器８とを
有し、推定重心変位x^_Gから重心に作用する一般化
力の指令値〓_Gを演算する。上記Ｉ要素４１ａ，４１ｂは、重心変位指令値
〓から推定重心変位x^_Gを引いた偏差に対して、
（g₀〓／a₃σ³）のゲインで積分し（(36)式参照）、
PD要素４２ａ，４２ｂは、推定重心変位x^_Gに
（a₁g₀〓／a₃σ²＋a₂g₀〓・ｓ／a₃σ）の演算を施
す（(37)，(38)式）。また、主制御器５０も同様に
構成され、加算器７，８と、Ｉ要素５１ａ，５１
ｂと、PD要素５２ａ，５２ｂとからなつている。次に、ジヤイロモーメント補償器６０は、前述
した積分ゲイン、比例ゲイン、微分ゲイン（前記
（３６）〜(38)式参照）のジヤイロモーメント行列Ｃ
に関する各成分の演算を行うものである。すなわ
ち、回転数検出器６から供給される回転子１の角
速度ω_xと、ｘ軸回りの慣性モーメントJxとの積
をとつて行列〓の成分ω_xJxを求め（前記(4)〜(4b)
式参照）、これにＩ−PD出力を乗じて、(36)〜(3
８）式のジヤイロモーメントの補償値を演算する。このジヤイロモーメント補償器６０には、重心
変位の指令値x^_Gと推定値〓_Gの内の回転に関する
成分、すなわち、_y，_z，θ^_y，_zが供給され、
以下の演算が行われる。まず、指令値と推定値の
偏差（_y−θ^_y），（_z−θ^_z）がそれぞれ、加算器
７からＩ要素６１ａ，６１ｂに供給される。ま
た、推定値θ^_yがＰ要素６２ａおよびＤ要素６３ａ
に、推定値θ^_zがＰ要素６２ｂおよびＤ要素６３ｂ
に、それぞれ供給される。これらの各要素の出力
は、加算器８で加減算され、乗算器６４ａ，６４
ｂにそれぞれ供給される。乗算器６４ａ，６４ｂ
には、増幅器６５から値ω_xJxが供給され、乗算
が行われる。上述したＰ要素６２ａ，６２ｂは、入力に対し
て（a₁g₁／a₃σ²）倍の増幅を行う（(37)式参照）。
また、Ｄ要素６３ａ，６３ｂは、入力に対して
（a₂g₁／a₃σ−g₀）ｓの演算を行う（上記(38)式）。
さらに、Ｉ要素６１ａ，６１ｂは、入力に対して
（g₁／a₃σ³）（Ｉ／ｓ）の演算を施するようになつ
ている（上記(36)式参照）。こうして求められたジヤイロモーメントの補償
値は、加算器１１，１２に供給され、ｚ軸回りの
モーメントと、ｙ軸回りのモーメントとが補償さ
れ、重心に作用する一般化力の指令値〓_Gが求め
られ、荷重指令変換器７０に供給される。荷重指令変換器７０は、第８図の行列要素〓^-1
に相当するもので、(21)式の演算により、重心に
作用する一般化力の指令値〓_Gを、軸受部吸引力
の指令値〓_Bに変換するものである。ここで、係
数行列〓の逆行列〓^-1は、次式で与えられる。 D^-1＝１／l₁＋l₂ l₂＋l₀，l₁−l₀，１，０ l₂−ｌ０，−１，００，l₂−l₀，０，−１０，l₁−l₀，０，１ ……(39) 上記の演算を実行するために、荷重指令変換器
７０は、入力を（l₂＋l₀）／（l₁＋l₂）倍にする増
幅器７１ａ，７３ａと、（l₁−l₀）／（l₁＋l₂）倍
にする増幅器７１ｂ，７３ｂと、１／（l₁＋l₂）
倍にする増幅器７２ａ，７２ｂ，７４ａ，７４ｂ
と、加算器７５ａ，７５ｂと、加算器７６ａ，７
６ｂとを有している。そして、これらの加算器７
５ａ〜７６ｂから軸受部吸引力の指令値_Bが出
力され、不平衡剛性補償器８０へ供給される。不平衡剛性補償器８０は、第８図のフイードバ
ツクループに挿入された（g₀＋g₁ｓ）〓要素と加
算器９とに相当するもので、上記軸受部吸引力の
指令値〓_Bが供給される加算器９と、推定軸受部
変位x^_Bに対して、（g₀＋g₁ｓ）〓の比例・微分演
算を実行するPD要素８１ａ，８１ｂ，８２ａ，
８２ｂとから構成される。 PD要素８１ａ〜８２ｂのＰ要素は推定軸受部
変位x^_Bをg₀〓倍に増幅し、Ｄ要素は推定軸受部変
位x^にg₁ｓ〓の演算を施す。そして、軸受部吸引
力の指令値〓_BからPD要素８１ａ〜８２ｂの出力
を引いた偏差値（〓_B−（g₀＋g₁ｓ）〓x^_B）の電流
指令器９０に供給する。電流指令器９０は、第８図の〓^-1要素に相当す
るものである。すなわち、加算器９から供給され
た上記偏差値を増幅して、コイル電流変動分の指
令値を出力する増幅器９１ａ，９１ｂ，９２ａ，
９２ｂと、コイル電流の定常分から、これらの変
動分指令値を加減算する加算器９３ａ〜９６ｂか
ら構成されている。そして、加算器９３ａ〜９６
ｂから、各コイル３l₁〜３l₄、および３r₁〜３r₄
へ供給する電流の指令値が出力される。この実施例による磁気軸受制御装置は、上述し
たように、Ｉ−PD方式の参照モデルにマツチン
グさせてあるから、良好な制御特性を得ることが
できる。すなわち、制御性、安定性、速応性の面
で優れた特性を有している。また、推定軸受部変位x^_Bを、不平衡剛性補償器
８０のPD要素８１ａ〜８２ｂの各入力側にフイ
ードバツクして、不平衡剛性の補償が対角行列Ｑ
により行われるようにしたから、不平衡剛性の補
償制御の簡単化を図ることができる。これによ
り、ｙ軸とθ_z軸、あるいはｚ軸とθ_yとの相互干渉
を回避できる。また、ジヤイロモーメント補償器４０により、
ジヤイロモーメントの影響を解消するようにした
から、回転子１の回転数にかかわらず、常に安定
した制御が可能となる。上述した第１実施例の不平衡剛性補償系を要約
すると、第１０図のようになる。すなわち、推定
軸受部変位x^_Bの各成分y^_l，y^r，z^_l，z^rを、不平衡
剛性補償器８０を通して、成分毎にフイードバツ
クしている。これにより、不平衡剛性補償のため
のフイードバツクループは、４本となり、構成が
簡単となる。ただし、軸受部変位を推定する必要
がある。以上が第１実施例であつた。ところで、上述し
た第７図から他の実施例を構成することが可能で
ある。以下、この第２実施例につき説明する。第２実施例（第２発明対応）第１実施例では、検出部４ｌ，４ｒの出力か
ら、推定軸受部変位x^_Bを算出し、これにより不平
衡剛性の補償を行つていた。一方、第２実施例で
は、第７図に示すように、重心変位の推定値x^_Gに
より不平衡剛性の補償を行つている。これを各成分毎に描いたのが、第１１図であ
る。この第２実施例では、ｙ軸方向の並進運動と
ｚ軸回りの回転運動、あるいはｙ軸回りの回転運
動とｚ軸方向の並進運動を対として、フイードバ
ツクループを作つている。すなわち、推定重心変位y^_Gおよびθ^_Zは、不平衡
剛性補償器８０Ａを通して、y_Gおよびθ_Zの運動を
制御するループにフイードバツクされ、推定重心
変位θ^yおよびx^_Gは、不平衡剛性補償器８０Ａを
通して、θyとz_Gの運動を制御するループにフイー
ドバツクされる。このように、クロスしてフイー
ドバツクすることにより、不平衡剛性を補償する
ことができる。なお、上記不平衡剛性補償器８０
Ａは、（g₀＋g₁ｓ）〓の特性をもつもので、その
出力は加算器８にフイードバツクされる。この構成でも、第１実施例と同様の効果をあげ
ることができる。しかしながら、フイードバツク
ループが８本となるために、構成が複雑になる。なお、既述した第１および第２実施例において
は、主制御部４０，５０に加え、不平衡剛性補償
器８０とジヤイロモーメント補償器６０とを併用
する構成にしたが、ジヤイロモーメント補償器６
０を省略して主制御器４０，５０に不平衡剛性補
償器８０のみを加えた構成にしても、左右が非対
称の磁気軸受において、回転子１の並進運動と重
心回りの回転運動の相互干渉を回避することがで
き、優れた制御性能が得られる。［発明の効果］以上説明したように、この発明は、不平衡剛性
の補償を行うようにしたから、左右が非対称の構
造をした磁気軸受でも、簡単な制御装置により、
安定で速応性に富み、かつ定常特性のよい制御を
行うことができる。特に、第１発明では、ｙ軸とθz軸、あるいはｚ
軸とθy軸の相互干渉を回避したから、左右が非
対称の磁気軸受でも制御が容易となる。また、フイードバツク定数が回転数によらない
から、回転数が変化しても常に安定した動作が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例による磁気軸受
制御装置の構成を示すブロツク図、第２図は磁気
軸受の構成を示す斜視図、第３図は同磁気軸受の
座標系を説明するための概念図であり、同図ａと
ｃは正面図、同図ｂは平面図、第４図は制御対象
たる磁気軸受の伝達特性を示すブロツク線図、第
５図はＩ−PD方式の制御系の構成を示すブロツ
ク線図、第６図は第４図の制御対象にＩ−PD制
御装置と、検出部とを付加して構成した装置の特
性を示すブロツク線図、第７図は第６図のPD要
素を具体的に示したブロツク線図で、この発明の
第２実施例装置の特性を示すもの、第８図は第７
図の装置を改良した上記第１実施例装置の特性を
示すブロツク線図、第９図は軸受部電磁石の特性
例を示すブロツク線図、第１０図は上記第１実施
例の不平衡剛性補償に関するブロツク線図、第１
１図は第２実施例の不平衡剛性補償に関するブロ
ツク線図、第１２図は従来の制御方式を説明する
ためのブロツク線図である。１……回転子、２……回転軸、３……軸受部、
４……検出部、３０……変位推定器、４０，５０
……主制御器、６０……ジヤイロモーメント補償
器、７０……荷重指令変換器、８０……不平衡剛
性補償器、９０……電流指令器。

Claims

【特許請求の範囲】１軸受部に配設された電磁石に流す電流を制御
することにより、回転子を無接触で支持するよう
にした磁気軸受において、前記回転子の回転軸の径方向の変位を少なくと
も２箇所で検出し、それぞれの検出結果を出力す
る変位検出器と、この変位検出器の出力と、該変位検出器、前記
回転子の重心および前記回転軸の軸受部の相互の
位置関係とに基づいて演算を行い、前記回転子の
重心変位と前記回転軸の軸受部変位とを推定する
変位推定器と、この変位推定器から出力された推定重心変位に
Ｉ−PD動作を加え、これをフイードバツクする
ことにより重心の並進、回転運動を制御するＩ−
PD方式の主制御器と、前記変位推定器から出力された推定軸受部変位
にPD動作を加え、これをフイードバツクするこ
とにより軸受部の磁気力の不平衡を補償する不平
衡剛性補償器とを具備することを特徴とする磁気軸受の制御装
置。２軸受部に配設された電磁石に流す電流を制御
することにより、回転子を無接触で支持するよう
にした磁気軸受において、前記回転子の回転軸の径方向の変位を少なくと
も２箇所で検出し、それぞれの検出結果を出力す
る変位検出器と、この変位検出器の出力と、該変位検出器と前記
回転子の重心の相互の位置関係とに基づいて演算
を行い、前記回転子の重心変位を推定する変位推
定器と、この変位推定器から出力された推定重心変位に
Ｉ−PD動作を加え、これをフイードバツクする
ことにより重心の並進、回転運動を制御するＩ−
PD方式の主制御器と、前記変位推定器から出力された推定重心変位に
PD動作を加え、これをフイードバツクすること
により軸受部の磁気力の不平衡を補償する不平衡
剛性補償器とを具備することを特徴とする磁気軸受の制御装
置。