用于运行长定子直线电机的方法技术

为了使长定子直线电动机的运行能更好地适应各个运输单元或运输路径的要求或状态而规定，为运输单元(Tx)预给定移动轨迹，由运输单元(Tx)驶过该移动轨迹，在此借助参数估计法确定受控系统(21)模型的至少一个系统参数，并且检测所述至少一个系统参数值的时间变化并且由所述时间变化推导出运输单元(Tx)和/或运输路径的磨损状态。

A method for running long stator linear motor

In order to make the long stator linear motor operation can better meet the requirements or status of each transport unit or the transportation path and provisions for the transport unit (Tx) - given trajectory, by the transport unit (Tx) through the mobile trajectory, with this parameter estimation method is determined by the control system (21) at least one system parameter model, time variation and detection of at least one of the values of the system parameters and the time variation derived transport unit (Tx) and / or wear the transportation path.

【技术实现步骤摘要】
用于运行长定子直线电机的方法
本专利技术涉及一种用于运行长定子直线电机的方法，该长定子直线电机包括运输路径和至少一个沿该运输路径移动的运输单元，沿该运输路径依次设置有多个驱动线圈，其中，每个驱动线圈由驱动线圈调节器调节。根据本专利技术还涉及一种运输装置，所述运输装置特别是以长定子直线电机的形式构造。
技术介绍
在几乎所有的现代化生产设备中需要借助运输装置使构件或部件——甚至穿过较长的运输路径——在各个操作站和生产站之间移动。为此已知许多运输或输送装置。通常为此使用不同实施方式的连续输送机。传统的连续输送机是不同实施方式的输送带，在其中电驱动装置的旋转运动转换为输送带的直线运动。借助这种传统的连续输送机在灵活性方面受到很大限制，尤其是不能实现单个运输单元的单独运输。为了弥补这点并且为了适应现代化的、灵活的运输装置的要求，越来越多地使用所谓的长定子直线电机(LLM)来代替传统的连续输送机。在长定子直线电机中沿运输路径设有多个构成定子的电驱动线圈。在运输单元上设有多个励磁体(要么作为永磁体要么作为电线圈或短路绕组)，所述励磁体与定子的驱动线圈共同作用。长定子直线电机可实施为(自励或他励)同步电机或异步电机。通过控制运输单元区域中的各驱动线圈来调节磁通，产生一个作用于运输单元的推进力并且运输单元因此可沿运输路径移动。在此也可沿运输路径设置多个运输单元，所述运输单元的移动可单个并且相互独立地来控制，其方式为分别仅激活设置在各个运输单元区域中的驱动线圈。长定子直线电机的特点尤其是在于：在移动(速度、加速度)的整个工作范围方面更好以及更灵活的使用、沿运输路径对运输单元的个别调节/控制、改善的能量利用、由于磨损件数量减少而维护成本的降低、运输单元的简单更换、高效的监控和故障检测以及沿运输路径产品流的优化。这种长定子直线电机的示例例如可由WO2013/143783A1、US6,876,107B2、US2013/0074724A1或WO2004/103792A1获知。在US2013/0074724A1和WO2004/103792A1中，定子的驱动线圈设置在运输路径上侧。永磁体设置在运输单元的下侧。在WO2013/143783A1和US6,876,107B2中，永磁体设置在位于中央的驱动线圈的两侧，由此永磁体包围长定子直线电机的定子并且驱动线圈与设置在两侧的永磁体共同作用。运输单元沿运输路径的导向要么如在WO2013/143783A1或US6,876,107B2中机械地、例如通过导向轮实现，要么通过如WO2004/103792A1中的磁性导向实现。也可想到由机械和磁性导向形成的组合。在磁性导向情况下可在运输单元两侧设置导向磁铁，所述导向磁铁与相对置设置在运输路径上的导向杆共同作用。导向杆在此构成磁轭，其闭合导向磁铁的磁回路。如此形成的磁性导向回路因此反作用于运输单元的侧向移动，从而侧向地导向运输单元。也可由US6,101,952A获知类似的磁侧向导向。在许多运输装置中也需要如以转接器为形式的转移位置，以便实现运输装置复杂且智能的轨道规划或轨道实现。到目前为止转移位置常常借助附加的机械触发单元实现。这方面的一个示例是US2013/0074724A1中借助可动转向臂或转台以机械触发的转接器的形式。但也已知这样的运输装置，在其中使用附加的电辅助线圈来实现转接器触发。在US6,101,952A中，辅助线圈例如设置在磁性导向回路的磁轭上，而辅助线圈在US2013/0074724A1中侧向地设置在运输路径上。在DE1963505A1、WO2015/036302A1和WO2015/042409A1中描述了长定子直线电机的磁激活转接器，其不需要附加的辅助线圈。长定子直线电机对运输单元移动的调节的要求较高。为此沿运输路径通常设置多个调节器，所述调节器调节驱动线圈的定子电流，以便使运输单元按规定沿运输路径移动。为了运输单元的移动，需要单独调节每个驱动线圈，以确保运输单元沿运输路径流畅、受控且稳定的移动。但多个运输单元在运输路径上移动，因此通过不同驱动线圈调节不同的运输单元。但沿运输路径移动的运输单元在它们的特性方面可能互不相同。例如运输单元可装载不同负荷、具有不同磨损状态、由于制造技术的不完善而引起不同的导向力、不同的摩擦力等。也可想到，设计不同或结构尺寸不同的运输单元沿运输路径移动。但所有这些因素都影响运输单元的调节。由于驱动线圈的调节对于所有运输单元都必须稳定且可靠地起作用，因此到目前为止遵循保守调节策略。因此在调节时损害动态性，从而限制了快速调节干预、如运输单元突然的速度变化。但各个运输单元也受到不同磨损，这使得运输单元或长定子直线电机的维护十分困难。虽然简单地并能够在预给定的时间点去维护或甚至更换所有运输单元，但这也是复杂和昂贵的，因为由此也可能维修或更换了根本不需要这样的运输单元。另一方面，随着磨损的增加，各个运输单元的行驶阻力可能由于运输单元和导向装置之间加剧的摩擦而增大。这也会导致更高的功率损耗，因为必须提高运输单元的驱动功率。最后，运输单元的当前磨损状态也影响其调节。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务在于使长定子直线电机的运行更好地适应各个运输单元或运输路径的要求或状态。根据本专利技术，所述任务通过下述方式来解决，即，由运输单元驶过预给定的移动轨迹并且在此借助参数估计法确定受控系统模型的至少一个系统参数，其中，检测所述系统参数值的时间变化并且由所述时间变化推导出运输单元和/或运输路径的磨损状态。为此也可首先如下所阐明的那样对驱动线圈调节器进行参数化。系统参数反映运输路径的状态。因此通过观测系统参数的时间变化可推导出可能的磨损。于是可以不同方式利用运输单元和/或运输路径的当前磨损状态。例如可通过如下方式使调节适应磨损状态，即例如通过改变调节器参数，或也可通过维护运输单元和/或运输路径。在此，所追求的目标是使所需的调节干预、尤其是以调节参量幅值的形式保持尽可能低。在一种有利方案中以下述方式确定系统参数，即通过检测驱动线圈上受调节的定子电流并且同时由受控系统的模型计算出定子电流并且通过改变模型的所述至少一个系统参数使检测到和计算出的定子电流之间的误差最小化。通过实现作用于驱动线圈调节器的输入端的前馈控制，可改善调节的导向性能(Führungsverhalten)。前馈控制在此校正大部分调节误差。驱动线圈调节器在此只须校正其他非线性、未知的外部影响和由前馈控制所不调节的干扰参量。根据本专利技术还涉及一种运输装置，所述运输装置包括运输路径和至少一个沿该运输路径移动的运输单元，所述运输装置由驱动线圈调节器调节，其中，为运输单元预给定移动轨迹，由运输单元驶过该移动轨迹，在此借助参数估计法确定受控系统模型的至少一个系统参数，并且检测所述至少一个系统参数值的时间变化并且由所述时间变化推导出运输单元和/或运输路径的磨损状态。优选地，所述运输装置以长定子直线电动机的形式构造。所述长定子直线电动机包括运输路径和至少一个沿该运输路径移动的运输单元，沿该运输路径依次设有多个驱动线圈，每个驱动线圈由驱动线圈调节器调节。根据本专利技术还涉及一种驱动线圈调节器，所述驱动线圈调节器包括具有速度输入端的速度调节器和/或具有力输入端的换算块并且前馈控制计算速度前馈控制和/或力本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于运行长定子直线电机的方法，该长定子直线电机包括运输路径和至少一个沿该运输路径移动的运输单元(Tx)，沿该运输路径依次设置多个驱动线圈(7、8)，每个驱动线圈(7、8)由驱动线圈调节器(20)调节，其特征在于，为运输单元(Tx)预给定移动轨迹，由运输单元(Tx)驶过该移动轨迹，在此借助参数估计法确定受控系统(21)模型的至少一个系统参数，并且检测所述至少一个系统参数值的时间变化并且由所述时间变化推导出运输单元(Tx)和/或运输路径的磨损状态。

【技术特征摘要】
2016.05.31 AT A50494/20161.用于运行长定子直线电机的方法，该长定子直线电机包括运输路径和至少一个沿该运输路径移动的运输单元(Tx)，沿该运输路径依次设置多个驱动线圈(7、8)，每个驱动线圈(7、8)由驱动线圈调节器(20)调节，其特征在于，为运输单元(Tx)预给定移动轨迹，由运输单元(Tx)驶过该移动轨迹，在此借助参数估计法确定受控系统(21)模型的至少一个系统参数，并且检测所述至少一个系统参数值的时间变化并且由所述时间变化推导出运输单元(Tx)和/或运输路径的磨损状态。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，检测驱动线圈(7、8)上受调节的定子电流(iA)并且同时由受控系统的模型计算出定子电流并且通过改变模型的所述至少一个系统参数使检测到和计算出的定子电流之间的误差最小化。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，实现作用于驱动线圈调节器(20)的输入端的前馈控制(V)。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述驱动线圈调节器(20)包括具有速度输入端的速度调节器(RV)和/或具有力输入端的换算块(25)并且前馈控制(V)计算速度前馈控制(vvs)和/或力前馈控制(Fvs)，并且速度前馈控制(vvs)作用于速度输入端和/或力前馈控制(Fvs)作用于力输入端。...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·韦伯，J·魏斯巴赫，
申请(专利权)人：贝内克赖纳工业电子有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT