【技术实现步骤摘要】
轨迹控制器本专利技术涉及一种新颖的磁通控制系统,更具体地说,涉及一种在运动控制应用系统中使用的磁通控制系统。再更具体地说本专利技术涉及一种在摩擦焊接机中使用的新颖的运动控制系统。在大多数的电磁系统中,能量从该系统的一部件转移到另一部件是正确操作该系统关键。在许多电磁系统中,这种能量转移是通过适当地激励该系统的一个部件以建立与该系统的另一个部件相互作用的磁通从而完成将能量从被激励的部件转移到另一个部件。尽管通过磁通完成了能量转移,但是在公知的电磁系统中并不能直接地控制系统的磁通。而是通过施加到被激励的部件上的电流和/或电压来控制,并且基于在电流、电压和磁通之间所呈现的关系,认为在所假定的关系的基础上控制电流和/或电压产生适当的磁通。因为迄今为止在已有技术中还没有提供一种有效、低廉且容易实施的系统来直接控制在电磁系统中的磁通,所以一般实施这种电流和/或电压控制。如上所描述的这种电流和/电压控制系统的一个缺点是在电流、电压和磁通之间的关系不容易在数学上表示,它根据许多变量非线性地变化。例如,在一种系统中的每段磁性材料的特定的特性都将使从一个系统到另一个系统甚至在一给定的系统内从该系统的一部分到另一部分产生彼此不同的电压、电流和磁通关系。因为这些电压、电流和磁通关系的差异,很难精确地且正确地控制电流和/或电压以产生所需的磁通由此实现所需的能量转移。正因为如此,已有技术在提供直接控制磁通的电磁系统的能力方面受到局限。在已有技术中尤其在如下的电磁系统方面显著缺乏适当的磁通控制系统:需要最终控制通过该系统的一个部件施加在该系统的另一个部件上的力。在这种系统中,该系统产生 ...
【技术保护点】
一种磁通控制系统,包括: 电磁系统,该电磁系统包括至少一个相位线圈和磁芯,其中这样设置该相位线圈设置:当激励相位线圈时该相位线圈在磁芯内产生的磁通; 磁通观测器,设置该磁通观测器以产生对应于在磁芯中的磁通的磁通反馈信号;以及 磁通控制器,该磁通控制器具有接收磁通指令信号的第一输入、接收磁通反馈信号的第二输入以及连接到该相位线圈的输出,该磁通控制器包括: 求和结点,该求和结点接收磁通指令信号和磁通反馈信号并产生随在磁通指令信号和磁通反馈信号之差变化的误差信号;以及 在输入端接收误差信号的激励控制电路,该激励控制电路:(a)当误差信号指示磁通指令信号大于磁通反馈信号至少一预定的量时激励相位线圈以增加在该相位线圈中的磁通;以及(b)当误差信号指示磁通反馈信号大于磁通指令信号至少一预定的量时激励相位线圈以降低在控制系统中的磁通。
【技术特征摘要】
US 1998-6-2 09/088,9221.一种磁通控制系统,包括:电磁系统,该电磁系统包括至少一个相位线圈和磁芯,其中这样设置该相位线圈设置:当激励相位线圈时该相位线圈在磁芯内产生的磁通;磁通观测器,设置该磁通观测器以产生对应于在磁芯中的磁通的磁通反馈信号;以及磁通控制器,该磁通控制器具有接收磁通指令信号的第一输入、接收磁通反馈信号的第二输入以及连接到该相位线圈的输出,该磁通控制器包括:求和结点,该求和结点接收磁通指令信号和磁通反馈信号并产生随在磁通指令信号和磁通反馈信号之差变化的误差信号;以及在输入端接收误差信号的激励控制电路,该激励控制电路:(a)当误差信号指示磁通指令信号大于磁通反馈信号至少一预定的量时激励相位线圈以增加在该相位线圈中的磁通;以及(b)当误差信号指示磁通反馈信号大于磁通指令信号至少一预定的量时激励相位线圈以降低在控制系统中的磁通。2.权利要求1的磁通控制系统,其中该相位线圈通过第一和第二转换装置与DC总线连接,其中相位激励控制器提供控制第一和第二转换装置的导电率的输出信号,以使相位激励控制器:(a)当误差信号指示磁通指令信号大于磁通反馈信号至少一预定的量时使第一和第二转换装置都对与DC总线连接的相位线圈导通;以及(b)当误差信号指示磁通反馈信号大于磁通指令信号至少一预定的量时使第一和第二转换装置不导通。3.权利要求2的磁通控制系统,其中当误差信号指示在磁通反馈信号和磁通指令信号之差小于预定值时激励控制器仅使一个转换器导通。4.权利要求3的磁通控制系统,其中激励控制器是一种时间滞后的且返回到零误差的控制器。5.权利要求1的磁通控制系统,其中激励控制器激励相位线圈以使在相位线圈经历零磁通状态的过程中存在规则的周期,其中磁通观测器包括开环的磁通观测器,该观测器在至少一个已知的零磁通周期中复位到零。6.权利要求5的磁通控制系统,其中开环磁通观测器包括钳位积分器,该积分器接收如下信号作为输入:(i)具有与流经相位线圈的电流的幅值相对应的幅值的电压信号;和(ii)与施加到相位线圈的电压相对应的至少一个电压信号,其中钳位的积分器的输出是磁通反馈信号。7.权利要求6的磁通控制系统,其中相位线圈通过第一和第二转换装置与DC总线连接,其中相位激励控制器产生用于控制第一和第二转换装置的导电率的输出信号,以使相位激励控制器:(a)当误差信号指示磁通指令信号大于磁通反馈信号至少一预定的量时使第一和第二转换装置都对与DC总线连接的相位线圈导通;以及(b)当误差信号指示磁通反馈信号大于磁通指令信号至少一预定的量时使第一和第二转换装置不导通;到钳位积分器的输入包括:(i)可转换地耦合到钳位积分器的至少一个输入中的正电压信号,其中正电压信号以公知的方式与DC总线的正值相关;和(ii)可转换地耦合到钳位积分器的至少一个输入中的负电压信号,其中负电压信号以公知的方式与DC总线的负值相关;以及当使第一和第二转换装置都导通时将正电压信号可转换地耦合到钳位积分器的一个输入中和当使第一和第二转换装置都不导通时将负电压信号可转换地耦合到钳位积分器的一个输入中。8.一种电磁传动装置,包括静止的外部组件,该静止的外部组件形成一孔,该静止的外部组件包括许多基本相同的且在磁性上去耦的E-磁芯,每个E-磁芯形成有一中心臂和两次级臂;许多相位线圈,其中每个相位线圈绕在E-磁芯的中心臂上,当对给定的相位线圈施加电能时,在相应的E-磁芯中建立磁通;以及设置在由该静止组件形成的孔中的可动部件。9.权利要求8的传动装置,其中该相位线圈是电去耦的,以使流经任何给定的相位线圈的电流都不受流经任何其它的相位线圈的限制。10.权利要求8的传动装置,其中至少一个E-磁芯包括许多基本相同的顺磁材料的叠层。11.一种力控制系统,包括:电磁传动装置,该传动装置包括静止的部件,该静止部件具有磁芯、可动部件和相位线圈,设置该相位线圈以使当在激励相位线圈时在该磁芯中建立磁通,其中施加在可动部件上的力与磁通的幅值成比例地变化;提供与在该磁芯中的磁通相对应的磁通反馈信号的磁通观测器;耦合到相位线圈和磁通观测器的磁通控制器,该磁通控制器接收磁通反馈信号和磁通指令信号作为输入,磁通控制器给相位线圈产生相位激励信号以当磁通指令信号大于磁通反馈信号至少一预定的量时激励相位线圈以增加在相位线圈中的磁通和当磁通反馈信号大于磁通指令信号至少一预定的量时激励相位线圈以降低在控制系统中的磁通;和具有连接到磁通控制器的输出的力到磁通控制器,该力到磁通控制器接收在给定的坐标系中的所需的力指令作为输入并在输出端上提供磁通指令信号,其中力到磁通控制器基于在与可动部件相关的力和在该磁芯中的磁通之间的关系将所需的力指令转换成磁通指令信号。12.权利要求12的力控制系统,其中力到磁通控制器基于在与可动部件相关的力和在该磁芯中的磁通之间的力到磁通的关系的最小正解将所需的力指令转换成磁通指令信号。13.权利要求11的力控制系统,其中力到磁通控制器包括数字处理设备,对该数字处理设备进行编程以确保在给定的时间周期上由力到磁通控制器所提供的磁通指令在有限的时间间隔上为零。14.权利要求11的力控制系统,其中静止部件包括如下设置的第一、第二和第三E-磁芯:使可动部件的运动可以沿着两个自由度控制。15.一种焊接装置,包括包括适合于连接到要焊接的工件上的可动部件和静止部件的电磁传动装置,该传动装置包括至少一个相位线圈和磁芯,其中设置该相位线圈以使当在激励该相位线圈时在该磁芯中产生磁通,其中在该磁芯中出现的磁通在可动部件上施加力,由此使可动部件运动;具有接收所需的力指令的输入和连接到相位线圈的输出的力控制系统,该力控制系统包括:提供与在该磁芯中的磁通相对应的磁通反馈信号的磁通观测器;耦合到相位线圈和磁通观测器的磁通控制器,该磁通控制器接收磁通反馈信号和磁通指令信号作为输入,磁通控制器给相位线圈产生相位激励信号以使当磁通指令信号大于磁通反馈信号时激励相位线圈以增加在相位线...
【专利技术属性】
技术研发人员:唐纳德C拉夫特,约瑟夫G玛欣基维兹,
申请(专利权)人:爱默生电气公司,
类型:发明
国别省市:US[美国]
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