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PID-磁悬浮-基于Arduino的简易磁悬浮装置原理图和源代码

  • 资源大小：1998 K
  • 上传时间： 2022-06-07
  • 上传用户：canderile
  • 资源积分：2 下载积分
  • 标      签： pid arduino 磁悬浮

资 源 简 介

首先介绍一下原理，其实很简单，磁力对悬浮物的控制，其基本原理是：霍尔传感器在浮子的正下方，当检测到浮子向左运动时，两边的线圈一个吸一个拉，把它推向右；反之如果浮子想右运动，那么两个线圈的电流都反向，总共两组共四个这样的线圈，就可以把浮子限制在二维平面之内了。但是线圈产生的力是比较小的，因此只能够推动浮子在水平面移动，要克服浮子的重力让它悬浮起来，就要在四个线圈下面再加一个大的环形磁铁提供斥力。

为了让悬浮更加稳定，我们采用了PID控制的平衡算法，对PID算法的了解有助于我们对整个实验原理的理解，借用网上对PID的一段介绍：在工程实际中，PID控制是应用最为广泛的调节器控制机制。PID控制中得P代表比例，即proportion；I代表积分，即integral；D代表微分，即differential；因此，PID控制，即比例-积分-微分控制。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或者得不到精确的数学模型时，其他的控制方法难以采用，那么控制器的结构和参数必须结合经验和现场调试来决定，在这种情况下采用PID调节最为方便。首先，比例控制是一种最简单的控制方式，就像胡克公式中的比例系数一样，当控制器的输出与输入信号成比例关系，那么就可以得到一个比例系数。其次，积分控制是指控制器的输出与输入的误差信号的积分有关。就如同电路中的电感元件，某个时刻的电压与电流的积分有关。类似的，有时候信号的输出必须综合之前信号的输入，而这种综合往往是求和关系，因此使用积分控制简单易行。最后，微分控制是指控制器的输出与输入信号的微分有关。最简单的微分关系就是速度是位矢的微分。我们在控制悬浮物的平衡时，光知道悬浮物偏离平衡位置的位移从而采用比例控制是不够的，对于同样的偏离位移，悬浮物可能有不同的速度，那么要求我们对悬浮物有不同的处理方法，而恰恰速度是位矢的微分，于是我们可以通过对位移输入数据进行微分操作，来实现对悬浮物的精确实时控制。可见，PID控制器是一种那个动态的控制机制。 以上就是实现下推式磁悬浮的基本原理，借助以上的基本原理，结合一定的软件算法实现，我们就可以对悬浮物进行动态控制。


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