Двоканальна система високоточного керування положенням об’єкта у просторі та його активного віброзахисту на основі електромагнітного підвісу

Реферат: Двоканальна система високоточного керування положенням об'єкта у просторі та його активного віброзахисту на основі електромагнітного підвісу, що містить основний електромагнітний підвіс зі зворотним зв'язком по зазору, причому введено додатковий електромагнітний підвіс зі зворотним зв'язком по положенню об'єкта, установлений на рухомій частині основного електромагнітного підвісу, який разом з основним електромагнітним підвісом утворює двоканальну систему керування положенням об'єкта у просторі. UA 121576 U (54) ДВОКАНАЛЬНА СИСТЕМА ВИСОКОТОЧНОГО КЕРУВАННЯ ПОЛОЖЕННЯМ ОБ'ЄКТА У ПРОСТОРІ ТА ЙОГО АКТИВНОГО ВІБРОЗАХИСТУ НА ОСНОВІ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОГО ПІДВІСУ UA 121576 U UA 121576 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Заявлена корисна модель належить до приладобудування, машинобудування, транспорту на «магнітній подушці» і може використовуватися для стабілізації положення та віброзахисту вузлів машин, приладів, обладнання та людей при керуванні рухомими об'єктами (наземний транспорт, судна, підводні човни, авіаційно-космічні літальні апарати, автомобілі) в умовах координатних та зовнішніх збурень. Відомий «Електромагнітний підвіс» [Авторське свідоцтво СРСР: SU 943581, MПK: G01R 1/10, опубл. 15.07.1982], що містить основний і додатковий електромагніти, обмотки яких з'єднані з відповідними конденсаторами; основний електромагніт розміщений на нерухомій основі і оснащений двома якорями, закріпленими на підвішуваному об'єкті, кожен з яких розташований над полюсами основного і додаткового електромагнітів, при цьому додатковий електромагніт розміщений на нерухомій основі. Недоліком відомого електромагнітного підвісу є те, що живлення електромагнітів здійснюється змінною напругою регульованої частоти, що ускладнює технічну реалізацію магнітного підвісу і призводить до додаткових втрат електричної енергії на вихрові струми та гістерезис. Запропоноване рішення не дозволяє реалізувати багатоканальне керування об'єктом внаслідок відсутності датчиків зазору та положення. Крім того, конструкцією електромагнітного підвісу не передбачено активний віброзахист підвішуваного об'єкта. Найбільш близьким до запропонованої корисної моделі є «Магнітний підвіс» [Авторське свідоцтво СРСР: SU 1062451 А1, MПK: F16F 15/03, опубл. 23.12.1983], що містить два електромагніти з сердечниками, допоміжне тіло, встановлені на електромагнітах датчики положення, вихід кожного з котрих через коригуючу ланку і суматор пов'язаний з підсилювачем потужності. Підвіс обладнаний датчиками прискорення, встановленими на електромагніті, пов'язаному з об'єктом та допоміжному тілі, а також додатковими коригувальними ланками і суматорами. Недоліком відомого рішення є те, що датчики прискорення установлені на підвішуваному об'єкті та допоміжному тілі, а не на основі, яка піддається збурювальним діям, що зменшує швидкодію та ефективність системи віброзахисту. Використання датчиків відносного положення елементів магнітного підвісу не дає можливості забезпечити керування положенням об'єкта відносно нерухомої системи координат та реалізувати багатоканальне керування об'єктом. Неминучий взаємний вплив електромагнітів підвісу позначається на стійкості систем автоматичного регулювання зазорів, що знижує ефективність віброзахисту. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення системи високоточного керування положенням об'єкта у просторі та його активного віброзахисту завдяки використанню електромагнітного підвісу, побудованого за двоканальною структурою [1, 2]. Поставлена задача вирішується тим, що двоканальна система високоточного керування положенням об'єкта у просторі та його активного віброзахисту на основі електромагнітного підвісу містить основний електромагнітний підвіс, який включає електромагніт постійного струму, якір, на який діє електромагнітне зусилля, регульоване джерело напруги для живлення електромагніту, датчик зазору, зворотний зв'язок по зазору та регулятор зазору. Новим є те, що введено додатковий електромагнітний підвіс зі зворотним зв'язком по положенню об'єкта, установлений на рухомій частині основного електромагнітного підвісу, який разом з основним електромагнітним підвісом утворює двоканальну систему керування положенням об'єкта у просторі. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, на якому показана функціональна схема двоканальної системи високоточного керування положенням об'єкта у просторі та його активного віброзахисту, де: 1 - основний електромагніт; 2 - якір основного електромагніту з закріпленим на ньому допоміжним електромагнітом 3; 4 - якір допоміжного електромагніту та пов'язане з ним корисне навантаження (об'єкт); 5 - датчик зазору основного електромагніту; 6 датчик координати (положення) об'єкта у просторі; РЗ - регулятор зазору основного електромагніту; РП - регулятор положення об'єкта; П1, П2 - керовані перетворювачі постійної напруги каналів грубого та точного відліку, відповідно; UЖ1, UЖ2 - напруги живлення котушок основного та допоміжного електромагнітів, відповідно;  - робочий повітряний зазор основного електромагніту; х - координата положення об'єкта відносно нерухомої системи координат; m маса об'єкта; g - прискорення вільного падіння; UЗП, UЗЗЗ, UЗЗП - сигнали завдання положення, зворотного зв'язку по зазору основного електромагніту та зворотного зв'язку за положенням, відповідно; FЕМ1, FЕМ2 - електромагнітні зусилля основного та допоміжного електромагнітів, відповідно. Двоканальна система високоточного керування положенням об'єкта у просторі та його активного віброзахисту на основі електромагнітного підвісу працює наступним чином. Електромагнітні зусилля FЕМ1, FЕМ2, створювані основним та допоміжним електромагнітами, 1 UA 121576 U 5 10 15 20 25 компенсують вагу підвішуваного об'єкта і утримують його в заданому положенні відносно нерухомої системи координат х. При зміні положення (координати) рухомих частин електромагнітного підвісу внаслідок дії зовнішніх та координатних збурень, датчик зазору основного електромагніту 5 або датчик координати об'єкта 6 виробляють сигнали, пропорційні новим значенням зазору 8 або координати об'єкту х. Ці сигнали подаються, відповідно, на входи регуляторів зазору РЗ та положення РП як сигнали зворотних зв'язків. Регулятори зазору та положення забезпечують створення електромагнітами додаткових регулюючих дій на підвішуваний об'єкт, які компенсують дію збурень і, таким чином, забезпечують стабілізацію положення об'єкта у просторі та його активний віброзахист. При цьому основний електромагніт, включений в канал грубого відліку, долає зовнішні та координатні збурення, а допоміжний електромагніт, включений в канал точного відліку, усуває похибку каналу грубого відліку [1]. Пропонована корисна модель, завдяки використанню двоканального керування положенням об'єкта у просторі, набуває якісно нових властивостей, порівняльно з одноканальною, за рахунок підвищення порядку астатизму всієї двоканальної системи в цілому по відношенню до порядку астатизму кожного окремого каналу регулювання, без погіршення стійкості системи [1, 2]. Завдяки цьому збільшується точність, швидкодія та чутливість електромагнітного підвісу, а також усувається кінематична похибка при русі з усталеною швидкістю. Поєднання функцій магнітного підвісу і активного віброзахисту в єдиній структурі забезпечує формування інваріантної характеристики, що вирішує проблему створення безконтактної системи керування положенням об'єкта у просторі та його активного віброзахисту. Джерела інформації: 1. Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами. - Л: Энергоиздат, 1982. - 392 с. 2. Теряєв B.I. Принципи технічної реалізації двоканальних електромеханічних систем. Електромеханічні і енергозберігаючі системи. Щоквартальний науково-виробничий журнал. Кременчук: КрНУ, 2016. - Вип. № 3/2016 (34). - с. 17-23. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 Двоканальна система високоточного керування положенням об'єкта у просторі та його активного віброзахисту на основі електромагнітного підвісу, що містить основний електромагнітний підвіс зі зворотним зв'язком по зазору, яка відрізняється тим, що введено додатковий електромагнітний підвіс зі зворотним зв'язком по положенню об'єкта, установлений на рухомій частині основного електромагнітного підвісу, який разом з основним електромагнітним підвісом утворює двоканальну систему керування положенням об'єкта у просторі. 2 UA 121576 U Комп’ютерна верстка М. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3