СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕЗОНАНСНЫМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ПРИВОДОМ
METHOD TO CONTROL RESONANT ELECTROMAGNETIC DRIVE

Изобретение относится к области мехатроники, а именно к управлению резонансными электромагнитными приводами.
Известен способ управления (Патент US 6340008 В1) резонансным электромагнитным приводом, позволяющий обеспечить переключение привода с минимальной скоростью посадки якоря. Сущность способа заключается в следующем. В начальный момент времени отключается напряжение питания обмотки удерживающего электромагнита и ожидается начало движения якоря. По моменту начала движения якоря определяется время трогания и величина сил сопротивления движению. Далее якорь перемещается под действием силы, создаваемой пружинами. При приближении якоря к полюсу включается питание на подхватывающую обмотку электромагнитного привода и начинается регулирование тока в ней таким образом, чтобы обеспечить минимальную скорость посадки якоря. Регулирование тока производится по рассогласованию текущей скорости якоря и эталонной зависимости скорости якоря от его положения, заданной таблично. Ширина зоны регулирования тока выбирается по величине сил сопротивления движению, определяемых на этапе трогания.
Основным недостатком данного способа управления является то, что величина зоны регулирования выбирается только по силам сопротивления, действующим на этапе трогания, что не позволяет учитывать возмущающие воздействия на следующих этапах.
Известен способ управления (Патент US 6536387 В1) резонансным электромагнитным приводом с контроллером компенсации потерь, позволяющий обеспечить переключение привода, снизив при этом силу удара якоря о полюс. Способ заключается в следующем. В начальный момент времени отключается напряжение питания отпускающей обмотки привода, после чего по датчику положения отслеживается положения якоря. После достижения якорем среднего положения включается напряжение питания подхватывающей обмотки электромагнита и определяется величина потерь. Далее в зависимости от величины потерь в подхватывающей обмотке привода формируется определенная величина тока и производится вычисление энергии, передаваемой якорю за счет силы электромагнитного притяжения в процессе движения якоря. Когда величина подводимой энергии становится равной величине потерь, отключается напряжение питания подхватывающей обмотки и в течение определенного времени ожидается достижение якорем полюса. Если по истечении времени якорь не достигает полюса, привод переходит в аварийный режим.
Недостатком данного способа управления является то, что в качестве потерь учитываются только аэродинамические потери и потери, вызванные силами трения, и тот факт, что для определения потерь используются табличные данные, полученные в ходе проведения дополнительных экспериментов.
Задача изобретения состоит в обеспечении при заданном времени срабатывания минимальной скорости посадки якоря.
Поставленная задача решается с помощью способа управления, имеющего два этапа - этап разгона и этап торможения, и заключающегося в том, что на этапе разгона в начальный момент времени отключают питание удерживающей обмотки привода и ожидают достижения якорем среднего положения, что указывает на завершение этапа разгона якоря и начало этапа торможения. На этапе торможения включают питание подхватывающей обмотки привода, в которой формируется ток, создающий силу электромагнитного притяжения, компенсирующую величину потерь. На этапе разгона в удерживающей обмотке привода формируют ток обратной полярности, компенсирующий замедляющее действие постоянных магнитов. На этапе торможения определяют положение якоря путем интегрирования измеряемой скорости якоря, а величину тока, необходимого для компенсации потерь, формируемого в подхватывающей обмотке привода, вычисляют с учетом отклонения реальной и желаемой кинетической энергии якоря.
Техническим результатом изобретения является достижение механической системой резонансного электромагнитного привода свойств, присущих идеальной (консервативной) системе привода, а именно плавность разгона и торможения якоря, время переключения якоря, определяемое значениями жесткости пружин и массой перемещающихся частей привода, нулевая скорость посадки якоря, за счет обеспечения компенсации потерь потенциальной энергии пружин.
Сущность способа заключается в следующем. Если электромагнитный привод имеет нейтральную магнитную систему, то на этапе разгона, в начальный момент времени, отключается напряжение питания удерживающей обмотки привода и ожидается достижения якорем среднего положения. Если же электромагнитный привод имеет поляризованную магнитную систему, то на этапе разгона в удерживающей обмотке формируется ток обратной полярности, компенсирующий замедляющее действие постоянных магнитов. При достижении якорем среднего положения завершается этап разгона и начинается этап торможения. При этом, если было включено напряжение питания удерживающей обмотки привода, оно отключается и включается питание подхватывающей обмотки привода, в которой формируется величина тока, необходимого для компенсации потерь. Величина потерь определяется по отклонению реальной и желаемой кинетической энергии якоря, которые в свою очередь определяются по величинам скорости и положения якоря. Значение положения определяется путем интегрирования измеряемого значения скорости. Минимизация отклонения реальной и желаемой кинетической энергии якоря позволяет добиться максимального быстродействия привода при минимальной скорости посадки якоря.
Использование для регулирования отклонения кинетической энергии якоря позволяет учитывать влияние возмущающих воздействий без введения дополнительных обратных связей и обеспечивает достижение минимальной скорости посадки якоря при заданном времени срабатывания привода, что в свою очередь позволяет снизить шум при переключении привода и износ деталей привода, т.е. продлить срок службы привода.