[收集]初识磁悬浮
本帖最后由 gaoxianqu 于 2015-11-26 15:03 编辑什么是磁悬浮,以及如何DIY一个磁悬浮玩具,这些可以通过百度直接得到。
这里是想寻找一条”将感性认识上升到理性认识再放回现实“的通道,如何通过数学、物理或电子模型去分析这个问题并指导实践,但是这篇帖子仍不不是终点,只是一个跳板,为后续学习指明方向。
别人的方案
先看一下别人的一个方案(《模糊控制的磁悬浮系统的研究》孙英 杨鹏)。从图中我们可以大概抽象出一般磁悬浮系统的结构,浮体+电磁铁+位置传感器+控制部分。
浮体一般使用了永磁材料;电磁铁为增强磁力可添加磁芯;
力学模型:原文链接,P90
闭环控制:
控制策略:偏移小于1mm时用PID控制,偏移大于1mm时用模糊控制。
由此我们了解到了磁悬浮系统的组成,以及其力学模型。但是要指导我们实践还不够,这里的力学模型没有告诉我们电流/磁芯和受力/距离之间的细节。什么样的磁芯、电流、距离能实现多大的磁力及稳定性。其次位置传感器的选型,控制方式的选择也需要确定,还好这些方案比较好获取。
系统认识
这里推荐一本书《磁悬浮系统控制算法及实现》清华大学出版社 曹广忠,潘剑飞,黄苏丹,邱洪 2013-4-1。该书是我目前找到的讲解磁悬浮最全面的书籍,很有参考价值。
目录
第1章绪论
1.1磁悬浮技术概述
1.2磁悬浮系统控制算法
1.3数字控制系统
1.4MATLAB平台
1.5dSPACE平台
第2章磁悬浮系统设计及建模
2.1磁悬浮系统的工作原理
2.2磁悬浮系统的总体设计方案
2.3磁悬浮系统的机械设计
2.4磁悬浮系统的电路设计
2.5磁悬浮系统的电磁铁设计
2.6磁悬浮系统的线性化数学模型
2.7磁悬浮系统的非线性数学模型
第3章磁悬浮系统PID控制
3.1磁悬浮系统控制规律的选择
3.2磁悬浮系统PD控制器参数的选择
3.3基于PID控制的磁悬浮系统
附录
第4章磁悬浮系统模糊控制
4.1模糊控制基本原理
4.2基于常规模糊控制的磁悬浮系统
4.3基于模糊PID控制的磁悬浮系统
附录1
附录2
第5章磁悬浮系统鲁棒控制
5.1鲁棒控制基本原理
5.2基于鲁棒H∞控制的磁悬浮系统
附录
第6章磁悬浮系统神经网络控制
6.1神经网络控制基本原理
6.2基于BP神经网络PID控制的磁悬浮系统
附录
第7章磁悬浮系统滑模变结构控制
7.1滑模变结构控制基本原理
7.2基于滑模变结构控制的磁悬浮系统
附录
第8章磁悬浮系统线性二次型最优控制
8.1线性二次型最优控制基本原理
8.2基于线性二次型最优控制的磁悬浮系统
附录
第9章磁悬浮系统自适应控制
9.1自适应控制基本原理
9.2基于模型参考自适应控制的磁悬浮系统
附录
第10章基于dSPACE的磁悬浮系统
10.1dSPACE简介
10.2基于dSPACE的磁悬浮系统实时控制
附录
第11章基于DSP的磁悬浮系统
11.1DSP简介
11.2基于DSP的磁悬浮系统结构
当当链接
书中在电磁铁设计一节,对比了圆柱型磁芯、尖端型磁芯、M字型磁芯在2A电流、10mm间隙情况下的电磁特性曲线,给出了电磁力随电流或间隙距离的变化情况。
其中用到的仿真软件为ANSYS。试读链接
光说不练假把式
有了全面认识之后,当然需要动动手,实际验证一番。国外的极客们总是乐于分享(提供下载源程序和电路图),我们来看看他们的成果。
Electromagnetic Floater 介绍(原文链接)
http://cdn.instructables.com/F5M/MGN5/F2FRVEF6/F5MMGN5F2FRVEF6.MEDIUM.jpghttp://cdn.instructables.com/F4Q/JR2J/F2FRVEFL/F4QJR2JF2FRVEFL.MEDIUM.jpg
http://cdn.instructables.com/FFW/95YJ/F2FRVEFM/FFW95YJF2FRVEFM.MEDIUM.jpg
该项目的由来,根据作者J_Hodgie同学的描述,是因为他被商店里的磁悬浮地球仪给迷住(fascinated)了,但是他又不想花钱买一个("but I never wanted to pay their prices",这也许就是成品略丑的原因),而且他也不喜欢买的东西只能悬浮一样东西,于是他就决定自己动手做一个可以悬浮任何东西的设备。
原文中分了6步来介绍它的实现过程:
Step 1: 准备元器件及必要材料
Step 2: 准备底座
Step 3: 安装磁铁和传感器
Step 4: 搭建控制电路
Step 5: 制作浮体
Step 6: 开始悬浮
其中他用了2个IR LED和1个IR光电二极管(Photodiode)来充当位置传感器,并且在电磁铁能承重的范围内实现了可自定义悬浮高度(可下载源码/电路图)。
好~~~~ 直接用两个永磁铁行不行呢??可能不好控制 风火石 发表于 2015-11-26 21:18
直接用两个永磁铁行不行呢??可能不好控制
百度了一下“永磁悬浮”,发现有很多信息,大多是讲中国的“永磁悬浮”多么多么厉害,但是一直没有看到它的详细原理。直到在某篇文献中看到“永磁补偿式悬浮”,查找了一下,有很多文献和专利信息。
用两块永磁体实现悬浮,从技术上说是可以实现的,问题是系统的稳定性。一般这样的系统其抗干扰性能会很差,对于干扰它没有自我修正的功能。 做个磁悬浮的娃娃吧:lol 这玩意很有意思,做为玩具,工艺品什么的,觉得很有吸引力,前提价格不高...:$
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