[發明專利]一種磁反饋式低溫超導球懸浮位置控制裝置及方法

在審

• 申請號: 202210310246.3
• 申請日: 2022-03-28
• 公開（公告）號: CN114637346A
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 王浩;王秋良;胡新寧;崔春艷;牛飛飛;黃興;張源
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: G05D9/12
• 分類號: G05D9/12
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉芳

1.一種磁反饋式低溫超導球懸浮位置控制裝置，其特征在于，包括：上懸浮線圈、下懸浮線圈、磁反饋線圈、懸浮位置檢測裝置、PID控制模塊和壓控電流源；

所述磁反饋線圈位于所述上懸浮線圈和所述下懸浮線圈之間，且靠近所述下懸浮線圈；所述懸浮位置檢測裝置用于檢測低溫超導球的懸浮位置，并生成懸浮位置信號；所述PID控制模塊與所述懸浮位置檢測裝置連接；所述PID控制模塊用于計算所述懸浮位置信號與設定目標懸浮位置值的偏差，并根據所述偏差發出控制信息；所述壓控電流源分別與所述PID控制模塊以及所述磁反饋線圈連接；所述壓控電流源用于根據所述控制信息向所述磁反饋線圈輸出電流值，以使所述低溫超導球處于懸浮零點位置；處于懸浮零點位置的低溫超導球的球心與所述上懸浮線圈的中心重合。

2.根據權利要求1所述的一種磁反饋式低溫超導球懸浮位置控制裝置，其特征在于，所述懸浮位置檢測裝置，包括：懸浮位置檢測電極和懸浮位置檢測模塊；

所述低溫超導球位于所述懸浮位置檢測電極內；所述懸浮位置檢測電極用于檢測低溫超導球的懸浮位置；所述懸浮位置檢測模塊分別與所述懸浮位置檢測電極以及所述PID控制模塊連接；所述懸浮位置檢測模塊用于生成懸浮位置信號，并將所述懸浮位置信號發送至所述PID控制模塊。

3.根據權利要求2所述的一種磁反饋式低溫超導球懸浮位置控制裝置，其特征在于，還包括：支撐骨架和環形支撐臺；

所述上懸浮線圈、所述下懸浮線圈和所述磁反饋線圈均繞制在所述支撐骨架上；所述環形支撐臺固定在所述支撐骨架的內表面；所述環形支撐架用于支撐所述懸浮位置檢測電極。

4.根據權利要求3所述的一種磁反饋式低溫超導球懸浮位置控制裝置，其特征在于，所述上懸浮線圈與所述下懸浮線圈之間的距離為所述支撐骨架的內徑的一半。

5.根據權利要求1所述的一種磁反饋式低溫超導球懸浮位置控制裝置，其特征在于，所述上懸浮線圈與所述下懸浮線圈均采用超導線繞制而成。

6.根據權利要求1所述的一種磁反饋式低溫超導球懸浮位置控制裝置，其特征在于，所述上懸浮線圈與所述下懸浮線圈的匝數相同；所述上懸浮線圈與所述下懸浮線圈的半徑相同。

7.根據權利要求1所述的一種磁反饋式低溫超導球懸浮位置控制裝置，其特征在于，所述磁反饋線圈的匝數小于所述上懸浮線圈的匝數；所述磁反饋線圈的匝數小于所述下懸浮線圈的匝數。

8.根據權利要求7所述的一種磁反饋式低溫超導球懸浮位置控制裝置，其特征在于，所述磁反饋線圈的匝數小于5匝。

9.根據權利要求3所述的一種磁反饋式低溫超導球懸浮位置控制裝置，其特征在于，所述支撐骨架的材料為紫銅。

10.一種磁反饋式低溫超導球懸浮位置控制方法，其特征在于，應用于權利要求1-9中任意一項所述的控制裝置，所述控制方法，包括：

獲取懸浮位置信號；所述懸浮位置信號是根據低溫超導球的懸浮位置生成的；

計算所述懸浮位置信號與設定目標懸浮位置值的偏差，并根據所述偏差向壓控電流源發出控制信息；所述壓控電流源根據所述控制信息向磁反饋線圈輸出電流值，以使低溫超導球處于懸浮零點位置；處于懸浮零點位置的低溫超導球的球心與上懸浮線圈的中心重合。