[發(fā)明專利]差動式主動磁懸浮控制系統(tǒng)及方法

在審

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• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111130395A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈東民;王輝
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西德西馬格自動化有限公司
• 主分類號: H02N15/00
• 分類號: H02N15/00
• 代理公司: 西安志帆知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61258
• 代理人: 侯峰;韓素蘭

1.一種差動式主動磁懸浮控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括上作動線圈、下作動線圈、上差動式位移傳感器、下差動式位移傳感器、控制器、上功率放大器、下功率放大器；所述上作動線圈、下作動線圈相對設(shè)置并且兩者之間設(shè)置有用于浮懸體懸浮的空間；

所述上差動式位移傳感器和下差動式位移傳感器，分別用于采集其與浮懸體之間的距離，將位移信號反饋到控制器；

所述控制器，用于對位移信號和電流反饋信號進行運算獲得控制信號，將所述控制信號分別傳遞給上功率放大器和下功率放大器；

所述上功率放大器和下功率放大器，用于根據(jù)所述控制信號分別控制上作動線圈和下作動線圈的電流值；

所述上作動線圈和下作動線圈，用于根據(jù)對應(yīng)的電流值產(chǎn)生電磁力，使得懸浮體處于穩(wěn)定的動態(tài)懸浮狀態(tài)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動式主動磁懸浮控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器包括上作動線圈控制電路和下作動線圈控制電路，所述上作動線圈控制電路與上作動線圈、上差動式位移傳感器連接，用于根據(jù)上作動線圈的電流值和上差動式位移傳感器采集的位移信號控制上作動線圈的電流大小；所述下作動線圈控制電路與下作動線圈、下差動式位移傳感器連接，用于根據(jù)下作動線圈的電流值和下差動式位移傳感器采集的位移信號控制下作動線圈的電流大小。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的差動式主動磁懸浮控制系統(tǒng)，其特征在于，所述上作動線圈控制電路和下作動線圈控制電路均包括位置反饋電路、PID處理電路、電流反饋電路、電流采樣電路、驅(qū)動電路；所述位置反饋電路，用于對設(shè)定值和上差動式位移傳感器或者下差動式位移傳感器采集的位移信號進行運算，運算結(jié)果輸出給PID處理電路；

所述PID處理電路，用于對上作動線圈或下作動線圈的控制信號進行PID運算，其運算結(jié)果輸出給電流反饋電路；

所述電流反饋電路，用于對PID運算結(jié)果和上作動線圈或下作動線圈的電流采樣值進行運算，運算結(jié)果輸出給驅(qū)動電路；

所述電流采樣電路，用于對上作動線圈或下作動線圈的電流進行采樣，采樣值輸出給電流反饋電路；

所述驅(qū)動電路，用于將控制信號轉(zhuǎn)換為占空比信號，控制大功率開關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)斷，進而控制上作動線圈或下作動線圈的電流大小，最終控制上作動線圈或下作動線圈電磁力的大小，為懸浮體懸浮提供大小合適的電磁力。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的差動式主動磁懸浮控制系統(tǒng)，其特征在于，所述位置反饋電路包括電阻R16至電阻R20、運算放大器U3A，所述運算放大器U3A的第1端接PID處理電路，第2端經(jīng)電阻R17接地，第3端的第一路經(jīng)電阻R19接上差動式位移傳感器或者下差動式位移傳感器，第二路徑電阻R18接入上作動線圈或下作動線圈的設(shè)定值，第三路經(jīng)電阻R20接地，第4端接VCC，第端接VEE；所述運算放大器U3A的第1端和第11端之間連接電阻R16。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的差動式主動磁懸浮控制系統(tǒng)，其特征在于，所述PID處理電路包括電容C7至電容C9、電阻R22至電阻R28、電容C7至電容C9、運算放大器U4A、運算放大器U4B，所述運算放大器U4A的第1端經(jīng)電阻R26接運算放大器U4B的第6端，第2端經(jīng)電阻R27、電容C9、電阻R28、電容C7接于第3端，第3端經(jīng)電阻R21接地，第4端接VCC，第11端接VEE；所述電容C9一端接位置反饋電路和上作動線圈或下作動線圈的輸入信號，所述電阻R28、電容C7上并聯(lián)電阻R22，并且兩端分別接于運算放大器U4A的第2、3端，所述電阻R22上并聯(lián)電容C8；所述運算放大器U4B的第5端經(jīng)電阻R24接地，所述電阻R26和運算放大器U4B的第6端之間經(jīng)電阻R25接電流反饋電路，所述運算放大器U4B的第1端經(jīng)電阻R25和電流反饋電路之間向上作動線圈或下作動線圈輸出信號。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的差動式主動磁懸浮控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電流反饋電路包括運算放大器U5A、電阻R29至電阻R31，所述運算放大器U5A的第1端與驅(qū)動電路連接，第2端經(jīng)電阻R32與電流采樣電路連接，第3端一路經(jīng)電阻R30接地，另一路經(jīng)電阻R29與PID處理電路連接，第4端接VCC，第11端接VEE；所述運算放大器U5A的第1端和第2端之間連接電阻R31。