Lageregelung eines Magnetschwebekörpers

zur Aufgabe 2.1.4  des Buches S. Zacher  "Regelungstechnik Aufgaben", 4.Auflage, 2016

< ZURÜCK

 

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.  



Bild 2.4
Prinzipskizze der Lageregelung

Lösungshilfe