Cấu trúc mô tả cho AMB trong hình 2.1 là một bậc tự do. Điều khiển này dẫn đến sự đơn giản hóa đang kể so với một bộ treo từ tính thực tế. Bởi lẽ các chuyển động quay và chuyển động ngang không thể đƣợc điểu khiển bằng một cơ cấu điện từ và điều khiển đơn kênh mà phải cần có vài cơ cấu điện từ đƣợc sắp sếp phức tạp cùng với điều khiển đa kênh. Tuy nhiên, để phân tích động học một hệ thống cơ thì trƣớc tiên cần phải hiểu rõ các thuộc tính cơ bản của một hệ thống với một bậc tự do (Degree of Freedom – DOF). Từ đó, việc phân tích và xây dựng một mô hình toán học cho một hệ thống nhiều hơn một bậc tự do sẽ dễ dàng đƣợc cấu trúc nên. Hình 2.1 mô tả cấu trúc cơ bản của một vòng điều khiển kín cho AMSBs vói các thành phần cần thiết để cấu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
thành nên một hệ thống theo một phƣơng. Các thành phần này và chức năng của chúng sẽ đƣợc mô tả sơ bộ dƣới đây.
Đây là một hệ thống không ổn định cố hữu. Sự mất ổn định này là do các lực hấp dẫn của các cơ cấu điện tử. Do đó cần thiết phải có một giải pháp điều khiển tích cực đối với mạch từ.
Một rotor đƣợc treo tự do tại một khoảng cách tiền xác định x0 so với cơ cấu điện
từ. Một cảm biến vị trí không tiếp xúc (thƣờng là kiểu cảm biến dòng điện eddy hoặc
cảm biến điện cảm) sẽ đo độ sai lệch giữa vị trí giữa mong muốn x0 với vị trí thực của
rotor x và cung cấp thông tin này đến bộ điều khiển. Mục tiêu chính của bộ điều khiển là nhằm duy trì vì trí của rotor tại vị trí mong muốn của nó.
Điều này không chỉ làm thỏa mãn sự cân bằng giữa lực hấp dẫn Fm đƣợc tạo ra
với mga(tích của trọng lƣợng rotor với gia tốc trọng trƣờng) tại điểm làm việc tĩnh mà
còn nhằm đạt đƣợc sự ổn định hóa, chính là chất lƣợng quan trọng nhất của quá trình điều khiển. Sau cùng, bộ điều khiển sẽ gửi một tính hiệu điều khiển ví trí đến một bộ khuếch đại công suất. Từ bộ khuếch đại công suất này, tín hiệu đƣợc chuyển thành dạng dòng điện để đƣa đến cuộn dây của cơ cấu điện từ và sau đó sẽ tạo đƣợc lực điện
từ Fm nhƣ mong muốn. Về bản chất, luật điều khiển sẽ hoạt động theo cách thức: khi
rotor dịch chuyển đi xuống, cảm biến sẽ cung cấp một tính hiệu dịch chuyển để làm tăng dòng điện điều khiển, lực điện từ gia tăng khi đó kéo theo rotor quay trở lại vị trí danh định của nó.
Bộ ĐK
Cơ cấu chấp hành điện từ
Rotor Rotor
Trọng lượng rotor mg Lực từ fm
Cơ cấu điện từ (Stator)
Sensor
Bộ biến đổi
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 2. 1 Các phần tử cơ bản của hệ thống AMB
Bộ khuếch đại công suất và cơ cấu điện từ của AMB là các thành phần phụ thuộc chặt chẽ với nhau. Các thuộc tính quan trọng của ổ đỡ từ tính phụ thuộc rất nhiều vào thiết kế của cả bộ khuếch công suất và cơ cấu điện từ của bộ treo, bao gồm dòng điện và điện áp bộ khuếch đại, hình dạng của ổ đỡ từ, số vòng dây và điện cảm của cuộn dây [1,2]