Lageregelung eines
Magnetschwebekörpers zur Aufgabe 2.1.4 des Buches S. Zacher "Regelungstechnik Aufgaben", 4.Auflage, 2016 |
Eine Eisenkugel mit der Masse m soll durch die
Magnetkraft eines Elektromagneten in einer gewünschten Position X gehalten
werden (Bild 2.4). Der vom Fotoelement
erzeugte Lichtstrom IF wird in
eine Spannung UX umgeformt. Der Strom IM des Permanentmagneten wird durch einen Leistungsverstärker erzeugt, der durch das Stellsignal eines Operationsverstärkers UY angesteuert wird. Die Magnetkraft Fm im stationären Schwebezustand ist im Gleichgewicht mit der Gewichtskraft: Fm0=Pm=m*g, wobei g die Erdbeschleunigung ist. Der Operationsverstärker ist wie ein PID - Regler beschaltet. Leistungsverstärker ist ein P-Glied und invertieren die Eingangsspannung. Der Messverstärker, der auch ein P-Glied ist, wirkt dagegen nicht invertierend. Skizzieren Sie den Wirkungsplan des Regelkreises für kleine Abweichungen vom stationären Zustand. Dabei wird die Magnetkraft durch die linearisierte Gleichung beschrieben: fM=Ki*iM - Kx*x, wobei Ki und Kx positive konstante Koeffizienten sind. |
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