首先介紹一下原理，其實很簡單，磁力對懸浮物的控制，其基本原理是：霍爾傳感器在浮子的正下方，當檢測到浮子向左運動時，兩邊的線圈一個吸一個拉，把它推向右；反之如果浮子想右運動，那么兩個線圈的電流都反向，總共兩組共四個這樣的線圈，就可以把浮子限制在二維平面之內了。但是線圈產生的力是比較小的，因此只能夠推動浮子在水平面移動，要克服浮子的重力讓它懸浮起來，就要在四個線圈下面再加一個大的環形磁鐵提供斥力。為了讓懸浮更加穩定，我們采用了PID控制的平衡算法，對PID算法的了解有助于我們對整個實驗原理的理解，借用網上對PID的一段介紹：在工程實際中，PID控制是應用最為廣泛的調節器控制機制。PID控制中得P代表比例，即proportion；I代表積分，即integral；D代表微分，即differential；因此，PID控制，即比例-積分-微分控制。當被控對象的結構和參數不能完全掌握，或者得不到精確的數學模型時，其他的控制方法難以采用，那么控制器的結構和參數必須結合經驗和現場調試來決定，在這種情況下采用PID調節最為方便。首先，比例控制是一種最簡單的控制方式，就像胡克公式中的比例系數一樣，當控制器的輸出與輸入信號成比例關系，那么就可以得到一個比例系數。其次，積分控制是指控制器的輸出與輸入的誤差信號的積分有關。就如同電路中的電感元件，某個時刻的電壓與電流的積分有關。類似的，有時候信號的輸出必須綜合之前信號的輸入，而這種綜合往往是求和關系，因此使用積分控制簡單易行。最后，微分控制是指控制器的輸出與輸入信號的微分有關。最簡單的微分關系就是速度是位矢的微分。我們在控制懸浮物的平衡時，光知道懸浮物偏離平衡位置的位移從而采用比例控制是不夠的，對于同樣的偏離位移，懸浮物可能有不同的速度，那么要求我們對懸浮物有不同的處理方法，而恰恰速度是位矢的微分，于是我們可以通過對位移輸入數據進行微分操作，來實現對懸浮物的精確實時控制。可見，PID控制器是一種那個動態的控制機制。 以上就是實現下推式磁懸浮的基本原理，借助以上的基本原理，結合一定的軟件算法實現，我們就可以對懸浮物進行動態控制。
標簽：
pid
arduino
磁懸浮
上傳時間：
2022-06-07
上傳用戶：canderile
