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ギャップ磁束による磁気軸受のセンサレス制御

使用间隙磁通量的磁力轴承无传感器控制

基本信息

批准号：
09750160
负责人：
進士忠彦
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

電磁石のギャップ磁束密度と電流を用いて変位を推定し,それをフィードバック信号とした1自由度非接触位置決め機構の精度の検討を行った.以下に結論を示す.(1) 電磁石の先端にホール素子を取り付けた1自由度制御型の位置決め機構を試作した.(2) 上記機構にて,高精度センサを用いた位置決め制御時に得られる磁束密度と電流値からリアルタイムで変位を推定し,高精度変位センサから得られる変位と比較した.その結果,推定変位分解能80nm,直線範囲±0.15mm以上,周波数応答特性の誤差は,0〜100Hzの範囲で,ゲインで3dB,位相で50°以内であった.(3) 推定分解能は,磁束計測時に電気回路に混入する電源ノイズ(50Hzノイズ),また,推定変位の100Hz以上の周波数帯域に見られるゲイン・位相の推定誤差は,電流センサと磁束密度センサの周波数応答特性の違いに依存していることを確認した.(4) 推定変位をフィードバック信号として位置決め制御を行い,位置決め分解能100nm,0.1mmのステップ応答の実現,温度変化に対する浮上安定性3.0mm/℃を確認した.今回の実験で検証された変位推定精度ならびに位置決め精度は,高精度静電容量型変位計を用いる場合と比較して不十分である.更なる位置決め精度向上のためには,磁束密度の高精度計測方法の検討,100Hz近傍の周波数領域から見られる推定変位誤差の修正方法の検討が必要である.

The magnetic flux density and current of the electromagnet are estimated using the position of the electromagnet, and the signal is the same as the current signal. The accuracy of the 1-degree-of-freedom non-contact position determination mechanism has been determined. The following conclusions are shown. (1) The tip of the electromagnetic magnet is the original position of the 1-degree-of-freedom control type. (2) The mechanism mentioned above is used to determine the magnetic flux density and current value of the high-precision control system by positioning and controlling the time.らリアルタイムで変 Position を Estimation し, high-precision 変 position センサから got られる変 position と comparison した.そのAs a result, it is estimated that the decomposition energy is 80nm, the linear range is ±0.15mm or more, the error of the frequency response characteristics is 0 to 100Hz, the range is 3dB, and the phase is within 50°. (3) It is estimated that the decomposition energy is the same as that of the electric circuit that is mixed into the electric circuit during magnetic beam measurement (50Hz power supply), and the estimated value is the frequency range of 100Hz or above. See られるゲイン・Phase のestimation error は, current センサとMagnetic flux density センサのCycle number response characteristic のviolation いにdependence していることをconfirmation した.(4) It is estimated that the position control signal is the position control signal, the position control resolution is 100nm, and the resolution is 0.1mm. Now, the floating stability of temperature change has been confirmed to be 3.0mm/℃. This time, the accuracy of position estimation and position determination have been confirmed. The accuracy is high, and the high-precision electrostatic capacitance type position meter is used in many situations. It is not very precise when compared. It is more accurate when it comes to positioning, and the magnetic beam is better. The high-precision measurement method of density is discussed, and the correction method of the estimated position error in the frequency range of 100 Hz is necessary.