[发明专利]电磁铁自感应闭环控制系统及控制方法

说明书

 

技术领域：

本发明涉及的是一种电磁铁的自感应闭环控制系统及控制方法，属于工业控制技术领域。

背景技术:

电磁铁内部带有铁心的、利用通有电流的线圈使其像磁铁一样具有磁性的装置叫做电磁铁。电磁铁在通电时有磁性,断电后就随之消失。电磁铁有许多优点:电磁铁磁性的有无,可以用通、断电流控制。磁性的大小可以用电流的强弱或线圈的匝数来控制。电磁铁在日常生活中有极其广泛的应用。电磁铁是电流磁效应（电生磁）的一个应用。目前电磁铁应用在工业控制领域，作为机械运动系统中，控制机械部件往复运动的一种灵活，方便的控制方法。而且目前所用的电磁铁都是大部分磁保持，或电保持电磁铁。简单的说，磁保持电磁铁根据电磁铁的工作原理，是通过直流短脉冲电信号激励，产生作用力推动电磁铁中的硅钢磁芯产生一定的位移，并且磁芯能够稳定的停留在目标位置。在运动时根据作用力的大小可以带动固定的机械部件运动。这种应用在工业控制领域极其广泛。

针对上述电磁铁的控制方法，目前的应用都是开环控制方式，即使是闭环控制方式，也是另外加上传感器，检测电磁铁中的磁芯位移量，来反馈电磁铁的位移量是否达到目标位移量，达到闭环控制的效果，但是增加了系统的复杂度和使得系统成本很高。这是目前工业控制领域常用的两种方法，开环控制和加上传感器的闭环控制。但是这两种控制方法都存在不足之处，比如开环控制，电磁铁的磁芯运动的位移量是否达到目标的位移量，无法判断，如果碰到阻力，或者推力不足，无法达到目标位移量，对整个精密机械控制系统的运行结果造成的损坏是无法估量的。另外一种是加上传感器的闭环控制方法，这种控制虽然能够达到闭环控制的效果，但是对整个机械控制系统来说，成本大幅增加是不可避免的。这两种控制方式在纺织机械领域，比如电脑横机控制系统，和袜机控制系统电磁铁有着广泛应用的机械系统中表现特别明显，在电脑横机系统中，目前象换色用的电磁铁，控制方法主要是开环控制，如果驱动电磁铁控制换色纱线，电磁铁的磁芯没有达到目标位移量，就会造成换色动作没有完成，造成整片织物废掉，严重影响生产效率。

发明内容：

本发明提出的是一种电磁铁自感应闭环控制装置，其目的旨在克服目前电磁铁系统中开环控制系统的不足，同时目前工业控制领域闭环系统的成本问题，降低电磁铁控制系统成本。本发明解决了电磁铁控制系统的闭环控制，同时又降低了整个电磁铁控制系统的成本。本发明的控制方法也提高了电磁铁控制系统的稳定可靠性，同时也方便了电磁铁和电磁铁控制系统的设计。

本发明的另一目的是提供上述电磁铁自感应闭环控制方法。

本发明的技术方案如下：

一种电磁铁自感应闭环控制系统，该系统包括：系统输入模块，电磁铁主控模块，电磁铁动作模块，自感应检测模块，参考标准模块，逻辑比较输出模块和信号输出模块，

其中，系统输入模块1的输出端与电磁铁主控模块2输入端相连接，电磁铁主控模块2的信号输出端分别与信号输出模块7的信号输入端和电磁铁动作模块3的信号输入端连接，电磁铁主控模块2的输入端还分别与逻辑比较输出模块6和系统输入模块1的输出端连接；自感应检测模块4的两路输入中一路与电磁铁动作模块3的输出端相连，另一路与参考标准模块5输出端相连接，自感应检测模块4的输出端与逻辑比较输出模块6的输入端相连。

所述系统输入模块1为电压采样电路, 实时采样电磁铁运动状态的反馈电压作为系统的输入；所述电磁铁主控模块2采用STM32F103VCT6处理器；所述自感应检测模块4采用LM393DT双电压比较器；所述标准参考信号模块5为一个标准的电压采样信号，作为检测电磁铁运动的反馈电压的参考比较标准，这个标准值可以根据不同的特性的电磁铁来设置不同的值；逻辑比较输出模块6采用标准D触发器构成；信号输出模块7采用LCD显示屏

3、根据权利要求2所述电磁铁自感应闭环控制系统，其特征是：所述电磁铁动作模块3设有电磁铁，该电磁铁包括线电磁铁外罩，及罩于电磁铁外罩内的圈A，线圈B和磁芯，磁芯依次穿套线圈A、B，圈A和线圈B的输出端分别接入LM393DT双电压比较器。

上述系统的闭环控制方法，该方法包括以下步骤：

1）电磁铁主控模块2根据系统输入模块1的控制指令输出控制信号，控制电磁铁动作模块3，执行电磁铁动作，完成系统的操作指令；电磁铁动作模块3把动作执行结果的反馈信号输出给自感应检测模块4；