磁悬浮系统(嵌入式)

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直线电机一级倒立摆(圆筒型)

 

 


产品介绍


当小球沿磁铁下方垂线上下移动时,底座的激光传感器检测出小球底部到激光传感器表面的距离,并产生与之对应的电压,电压信号反馈给控制器,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。磁悬浮实验装置极富有趣味性,非常吸引学生注意力。

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。尤其是磁悬浮列车更具有代表性,许多国家已经取得了初步的成果,其中主要集中在法国、德国、和日本。磁悬浮实验装置为研究、应用磁悬浮技术提供一个实验平台。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。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。

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


l 系统建模与稳定性分析实验

l  PID校正实验

l根轨迹法校正实验

l  频域法校正实验

l  状态反馈控制器设计实验

订购指南

 


 

产品名称

产品型号

产品参数

磁悬浮系统

GML2001-E

核心板:32位中央处理单元(CPU),60MHz主频,45个复用通用输入输出(GPIO)引脚,三个32位CPU定时器,串行端口外设(SCI/SPI/I2C/LIN/eCAN),增强型脉宽调制器(ePWM),两路高分辨率PWM(HRPWM),增强型捕捉(eCAP),高分辨率输入捕获(HRCAP),增强型正交编码器脉冲(eQEP),模数转换器(ADC)12位AD,可编程控制律加速器(CLA) ,32 位浮点算术加速器独立于主 CPU 之外的代码执行。

驱动板:工作电源电压范围为8V–60V,2.3A 沉电流 和 1.7A 源门驱动电流能力,具有可调节增益和抵消补偿的集成双重并联电流放大起(可选放大10倍,20倍,40倍,80倍),3或6PWM输入的独立控制,支持100%的占空比的引导门驱动器,可编程空载时间以避免外部FET直通,外部MOSFETs的可编程过流保护,用于减少电磁干扰(EMI)的转换速率控制。

控制本体:机械机构采用铝合金材料机械加工,台灯式结构;电磁铁:传感器:测量中心距离:50mm,测量范围:±15mm,重复精度:30μm,直线性:±0.1%FS,光源:红色半导体激光,最大输出:1mW,发光束波长:655nm,光束直径约70μm,电源:10-24DCV±10%。

★提供软件:基于Matlab/Simulink的GTBOX工具包。

配置电脑要求:Windows 7 32位/64位,Matlab2017A。(电脑非标配,需客户自购)

 

 

 

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