实验概述

磁悬浮技术是集电磁学、电子技术、控制工程、信号处理、动力学等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、电磁理论及新型电磁材料的发展，磁悬浮技术得到了长足的发展，已经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、磁悬浮天平、磁悬浮传输设备、磁悬浮测量仪、磁悬浮机器人手腕等，其中尤以磁悬浮列车最具代表性。列车运行过程中主要包含悬浮和驱动两部分，本实验主要介绍其中的悬浮及其控制。本实验实现大范围可调整的稳定磁悬浮，可避免测试中外力的介入，方便准确测试系统平衡特性；PID控制参数开放独立可调，提供给使用者一个快速响应的工程实物平台，有利于学生学习了解自动化控制中最常见的PID控制。

实验内容

• 了解使用磁路的方法，做简单系统的磁力计算。

• 了解电涡流位移传感器的测量原理，测量传感器输出特性。

• 在悬浮状态下，测试钢球平衡特性，研究磁力、电流、间隙的关系。

• 学习磁悬浮的PID控制原理，通过独立改变P、I、D参数，了解各参数对悬浮控制的影响。

• 悬浮高度自动控制演示和异形物体悬浮演示。

产品特点

• 采用电涡流位置传感器，稳定控制悬浮高度。

• 采用PID控制技术，准确控制悬浮精度和稳定性。

• 利用电磁铁产生磁场，根据反馈位置信息高速动态调节电磁场强度。

• 悬浮间隙精准稳定‌，适合高精度控制的场景。

• 所有悬浮参数可调，便于学生掌握磁悬浮的原理。

• 异形物体悬浮演示，具有较强的拓展性和趣味性。

典型数据图

图1：电涡流位置传感器特性测试

图2：悬浮平衡特性测试

图3：PID控制特性实验图

1）P=40，I=100，D=200

2）P=50，I=100，D=120

3）P=50，I=100，D=500

图4：异形物体悬浮演示

螺钉悬浮

钢环悬浮

选配件

数字示波器1台