磁悬浮系统

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直驱球杆系统



利用磁力使物体处于无接触悬浮状态的设想是人类一个古老的梦想。但实现起来并不容易,因为磁悬浮技术是集电磁学、电子技术、控制工程、信号处理、机械学、动力学为一体的典型的机电一体化技术。随着电子技术、控制工程、信号处理元器件、电磁理论及新型电磁材料的发展和转子动力学的进展,磁悬浮技术得到了长足的发展。近年来,磁悬浮技术在很多领域得到广泛的应用,如磁悬浮列车、主动控制磁悬浮轴承、磁悬挂天平、磁悬浮小型传输设备、磁悬浮测量仪器、磁悬浮机器人手腕、磁悬浮教学系统等。

磁悬浮装置(GML2001)为研究、应用磁悬浮技术提供了一个实验平台。实验教程主要针对本科生、研究生学习应用经典控制理论、现代控制理论之用。除了现代化的外观设计,新的磁悬浮本体还采用激光位移传感器作为反馈元件,可以更精确、更快速的采集到悬浮小球的位置偏移。除此之外,磁悬浮本体(GML2001A)可以单独作为实验对象,与任意第三方或是自主设计的控制器搭配进行实验和研究。 


系统特性


l  学生通过Matlab软件平台下的实验课程可以深刻的理解PID校正、根轨迹法校正、频域法校正、状态反馈控制

l  通过观察和学习控制系统的架构以及驱动单元的特性,学生可以用模拟量控制系统来搭建自己的嵌入式磁悬浮控制器。学生可以在DSPARMMCU等控制芯片上实现控制算法,并且通过比较控制效果来完善控制算法

l  学生可以选择光电传感器、超声传感器、红外传感器等位置检测装置来构建磁悬浮本体,还可以自主设计嵌入式磁悬浮控制器

l  标准本体使用激光位置传感器,响应时间达到1.5ms


控制原理


当小球沿磁铁下方垂线上下移动时,小球下方的激光传感器可以检测到电磁铁最下方和小球顶端之间的距离,并产生电压信号反馈给控制器。控制器计算出控制量控制电磁铁线圈的电流,进而产生磁力可以把小球稳定悬浮于磁铁下方一定区域内的任意位置。由于磁悬浮实验装置的数学模型特点,没有控制器时构成的单位负反馈系统是不稳定的,必须设计相应的控制器使系统稳定,因此更具创新性和挑战性。

Matlab Simulink 控制算法示例


实验内容


Ø  系统建模与稳定性分析

Ø  PID控制器设计

Ø  根轨迹法控制器设计

Ø  频域法控制器设计

Ø  状态空间分析法控制器设计等

 

订购指南



产品型号

产品名称

标准配置

GML2001

磁悬浮实验装置

磁悬浮实验装置本体

电气控制单元及连接线缆

PCI数据采集卡

Googol 仿真实验平台

GML2001A

磁悬浮装置本体

磁悬浮实验装置本体

电气控制单元及连接线缆

 


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