비선형 전자기 액추에이터의 서보 제어를 위한 시스템 및방법 document_id 1020037010079

[청구항 1] 하나의 전기자와 하나 이상의 권선을 포함하는 전자기 솔레노이드를 제어하기 위한 시스템에 있어서, a. 상기 전기자의 위치측정을 획득하기 위하여 상기 솔레노이드에 결합이 가능한 측정 수단 b. 상기 측정의 함수로서 상기 솔레노이드에 관련되는 자속에 대한 목표를 설정하는 수단; 및 c. 상기 목표 근처에서 상기 솔레노이드의 동작과 관련되는 솔레노이드 자속을 유지하기 위한 수단을 포함하는 시스템 [청구항 2] 제1항에 있어서,상기 솔레노이드 자속의 유지수단은 상기 하나 이상의 권선 중 적어도 하나에서 전류를 제어하기 위한 증폭수단포함하는시스템. [청구항 3] 제1항에 있어서,상기 목표 설정수단은 상기 전기자에 동작하는 자기력을 판정하기 위한 수단포함하는시스템. [청구항 4] 제3항에 있어서,상기 자기력 판정수단은 상기 전기자의 위치를 제어하기 위한 서보 수단의일부인시스템. [청구항 5] 제3항에 있어서,상기 위치 측정의 변화속도에 응답하여, 상기 자기력의 댐핑 변동을 발생시키기 위한 미분 제어수단더 포함하는시스템. [청구항 6] 제3항에 있어서,상기 위치 측정의 영구적인 에러에 응답하여, 상기 자기력의 누적 정정 변동을 발생시키기 위한 적분 제어수단더 포함하는시스템. [청구항 7] 제2항에 있어서,상기 위치측정의 획득수단은 상기 전류 대 상기 솔레노이드 자속의 근사비(approximate ratio)를 추론하기 위한 수단포함하는시스템. [청구항 8] 제7항에 있어서,상기 근사비는 상수와 상기 전류에 관련하는 제1 선형항과 상기 솔레노이드 자속에 관련하는 제2 선형항의 합기초하는시스템. [청구항 9] 제7항에 있어서,상기 근사비는 상수와 상기 전류에 관련하는 제1 선형합의 합기초하는시스템. [청구항 10] 제1항에 있어서,상기 솔레노이드 자속의 시간 미분을 가리키는 유도전압을 하나 이상의 권선 중 적어도 하나로부터 측정하기 위한 수단;b. 상기 유도전압의 시간 적분에 의해 상기 솔레노이드 자속의 총 변화를 측정하기 위한 수단; 및c. 상기 솔레노이드 자속의 상기 총 변화가 상기 목표에 거의 매치하는 것을 확보하기 위한 수단더 포함하는시스템. [청구항 11] 제10항에 있어서,상기 하나 이상의 권선을 통과하는 상기 전류의 시간 적분 측정치를 판정하기 위한 수단;b. 상기 시간 적분 측정치 및 상기 총 변화의 합을 판정하는 수단; 및c. 상기 합이 상기 목표에 매치하는 것을 확보하는 수단더 포함하는시스템. [청구항 12] 제2항에 있어서,상기 증폭기 수단은 상기 하나 이상의 권선 중 적어도 하나에 결합되는 스위칭 증폭기포함하는시스템. [청구항 13] 제12항에 있어서,상기 스위칭 증폭기는 전압-스위칭 출력단 및 비교기 입력단을 포함하며, 상기 비교기 입력단은, 상기 솔레노이드 자속 및 상기 목표 간의 에러 차이에 응답하여, 가변 듀티 사이클의 발진을 생성하며, 상기 가변 듀티 사이클은 상기 에러 차이가 영자주 교차하게 하는시스템. [청구항 14] 제1항에 있어서,상기 위치측정의 판정 수단은 상기 솔레노이드로부터 분리가능한 센서포함하는시스템. [청구항 15] 제14항에 있어서,상기 센서는 홀 효과 센서포함하는시스템. [청구항 16] 제1항에 있어서,상기 솔레노이드 자속의 유지수단은 홀 효과 센서포함하는시스템. [청구항 17] 하나의 전기자 및 하나 이상의 권선을 포함하는 전자기 솔레노이드를 제어하기 위한 시스템에 있어서, a. 상기 하나 이상의 권선 중 적어도 하나에서 전류의 발진 기울기(oscillatory slope)를 탐지하기 위한 수단; 및 b. 상기 발진 기울기 및 상기 전류를 상기 발진 기울기로 나눈 비율에 응답하여, 상기 비율이 상기 발진 기울기의 함수로서 가변하도록 하는 스위치 제어수단을 포함하는 시스템 [청구항 18] 제17항에 있어서,상기 하나 이상의 권선 중 적어도 하나에서 상기 전류를 제어하기 위한 증폭기 수단더 포함하는시스템. [청구항 19] 제17항에 있어서,상기 발진 기울기에 대한 응답은 상기 발진 기울기의 전달함수에 대한 응답을 포함하며, 상기 전달 함수는 비례항, 시간적분항, 및 대역제한된 미분항으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나포함하는시스템. [청구항 20] 제17항에 있어서,상기 비율의 제곱이 상기 발진 기울기의 전달함수에 비례하여 가변하도록 하는 수단포함하는시스템. [청구항 21] 제17항에 있어서,상기 전류, 상기 자속, 상기 발진 기울기, 및 상기 솔레노이드 제어수단의 바이어스 신호들의 대수의 가중합의 차를 발생하는 수단; 및b. 상기 대수 가중합의 함수로서 변화하는 상기 신호차에 응답하여 상기 스위칭을 제어하기 위한 수단더 포함하는시스템. [청구항 22] a. 구동코일; b. 상기 구동코일 내에서 움직일 수 있는 전기자 c. 상기 구동코일에 결합된 요크 -상기 요크는 상기 전기자에 관하여 상기 요크와 상기 전기자 사이에 적어도 하나의 공극이 있도록 배치됨-; 및 d. 상기 구동코일에 결합되는 구동 코일 제어기를 포함하는 제어수단 -상기 제어수단은 상기 구동코일로부터의 전기적 측정에 기초하여 상기 구동 코일 내의 상기 전기자의 움직임을 조절함- 을 포함하는 솔레노이드 [청구항 23] 제22항에 있어서,상기 제어수단은 상기 전기자의 위치를 측정하고 상기 전기자의 위치측정을 상기 구동코일 제어기에 전달하기 위한 수단포함하는솔레노이드. [청구항 24] 제22항에 있어서,상기 제어수단은, 상기 구동 코일의 자속을 측정하고 상기 구동 코일 제어기에 전달하기 위한 상기 전기자의 위치측정을 상기 자속으로부터 유도하기 위한 수단포함하는솔레노이드. [청구항 25] 제22항에 있어서,상기 구동코일에 근접한 센싱 코일을 더 포함하고, 상기 센싱 코일은상기전기자의상기위치측정을독립적판정하는데사용되는솔레노이드. [청구항 26] 제25항에 있어서,상기 제어수단은 상기 전기자의 움직임을 제어하기 위하여 상기 구동코일에 결합되는 전압-스위칭 증폭기포함하는솔레노이드. [청구항 27] 제25항에 있어서,상기 제어수단은 상기 전기자의 위치판정을 위한 제1 서보 제어루프 수단 및 상기 구동 코일 제어기에 의해 전송되는 구동 펄스를 조절하기 위한 힘의 판정에 관련되는 제2 서보 제어루프 수단포함하는솔레노이드. [청구항 28] 제25항에 있어서,상기 제1 서보 제어루프 수단은 상기 제2 서보 제어 루프수단결합되는솔레노이드. [청구항 29] 제22항에 있어서,최소의 전력 소모에 의해 상기 전기자의 움직임을 위한 구동 코일신호를 계산하고 개시하기 위한 론치(launch) 제어수단더 포함하는솔레노이드. [청구항 30] 제29항에 있어서,제어수단은 상기 구동 코일의 종단 동작을 정의하기 위하여 일련의 소정의 전기자 위치와 상기 전기자의 위치를 비교하도록 설계된 비교기더 포함하는솔레노이드. [청구항 31] 제30항에 있어서,상기 전기자의 개시위치를 식별하기 위한 수단 및 내부 칼리브레이션 수단포함하는솔레노이드. [청구항 32] 제31항에 있어서,상기 솔레노이드는 피스톤 펌프이며, 상기 솔레노이드는 상기 구동 코일의 액추에이션을 통하여 상기 전기자의 프리로딩을 식별하기 위한 수단더 포함하는솔레노이드. [청구항 33] 제31항에 있어서,상기 전기자와 상기 요크 사이의 상기 갭이 거의 닫히게 하기에 충분한 구동 펄스를 상기 구동 코일에 전달하기 위한 수단더 포함하는솔레노이드. [청구항 34] 제33항에 있어서,상기 전기자를 거의 닫힘에서 완전 닫힘으로 움직이게 하는 제2 구동펄스를 상기 구동 코일에 전달하기 위한 수단더 포함하는솔레노이드. [청구항 35] 제34항에 있어서,유지 신호(holding signal)를 상기 구동 코일에 전달하여 유지정지 신호(stop-holding signal)의 전달까지 상기 전기자의 완전닫힘을 유지하는 수단더 포함하는솔레노이드. [청구항 36] 제22항에 있어서,상기 전기자와 상기 요크는 팟 코어(pot core)에 기초한 설계갖는솔레노이드. [청구항 45] 구조물의 부상(levitating)과 추진을 위한 시스템에 있어서, a. 상기 구조물을 지지할 수 있는 수단에 결합하기 위하여 복수개의 실질적으로 인접하는 전자석 b. 상기 전자석의 동작에 관련되는 자속을 제어하기 위하여, 상기 전자석에 결합되는 플럭스 제어수단 c. 상기 제어수단의 일부로서 위치표시수단; d. 상기 위치표시수단으로부터 신호들의 가중합을 계산하기 위한 수단; 및 e. 상기 가중합을 제어하기 위하여 상기 신호들의 가중합에 응답하여 상기 플럭스 제어수단에 입력을 제공하는 서보 제어수단을 포함하는 시스템 [청구항 46] 제45항에 있어서,상기 전자석은 영구자석 성분포함하는시스템. [청구항 47] 제45항에 있어서,상기 위치표시수단은 상기 자속의 상기 제어에 관련되는 전류를 나타내는 신호들을 포함하고,b. 상기 신호들의 가중합은 상기 전류를 나타내는 상기 신호들의 가중합을 포함하며, c. 상기 신호들의 가중합의 제어는 상기 전류의 상기 가중합 중에서 적어도 하나를 시간에 대하여 평균하여 작은 값되게 하는시스템. [청구항 48] 제45항에 있어서,상기 구조물의 지지가능 수단은 트랙을 포함하고,b. 상기 트랙은 상기 복수개의 전자석에 근접한 하부면을 포함하며, 상기 표면은 상기 복수개의 전자석의 강자성 인력이 차량을 지지하기 위하여 상기 하부면수 있는시스템. [청구항 49] 제48항에 있어서,상기 하부면은 그 세로방향의 수직 리플을 포함하며,b. 상기 플럭스 제어수단의 동작은 상기 자속의 변동이 상기 수직 리플에 동기되어 세로방향의 트러스트발생하게 하는시스템. [청구항 50] 제48항에 있어서,상기 하부면은 측변 차원에서 볼록 만곡부갖는시스템. [청구항 51] 제48항에 있어서,상기 실질적으로 인접하는 전자석의 자계는, 상기 트랙내의 주어진 체적에서 유도된 자계 세기를, 상기 주어진 체적을 지나는 상기 복수개의 전자석의 통과시에, 영근처에서 최대 자계세기로의 증가, 50% 미만의 부분 변동을 갖는 상기 최대 자계세기 근방에서의 평탄(plateau), 영 근처의 자계세기로의 재감소에 의해 특징되는 단일한 단극(uni-polar) 자기 사이클하는시스템.