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标题: 电磁悬浮(自制电磁悬浮) [打印本页]

作者: religion 时间: 2020-10-27 06:36
标题: 电磁悬浮(自制电磁悬浮)
在折腾数字的PID电机控制之前，我想再弄一个模拟电路的磁悬浮东东，来加深对PID的理解。这个磁悬浮，就是让一块磁铁悬浮在一个电磁铁下面，属于下拉式的，相对比较简单，不过也是很锻炼动手能力的东西。
先说说PID，PID算法最早是根据船员控制轮船的行为发明的。早期的模块都是模拟电路的，后来才慢慢过渡到数字电路。看看下面这个模块，真是当时的科技精华啊：

PID控制器由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成。其输入e t）与输出u t）的关系为
ut=kp[et+1/TI∫etdt+TD*det/dt] 式中积分的上下限分别是0和t
具体代表的含义和意思google去，不乏很透彻的解释。比例、积分、微分单元，刚好是运放的典型电路电磁悬浮，大致就是先拿到输入和输出的差，构造三个单元电路相加即可。
所以，一步一步来，这篇先做一个只有P的电路，后面再加上I和D，这样也有一个比较，加深理解。
电路图，霍尔传感器一定要买线性的，一个典型的差动比例运算电路：

电路很简单电磁悬浮，弄好了像下面这样，黑乎乎的是电磁铁支架，霍尔传感器放在最底部（桌面）。

只有P单元的情况下，磁铁震动比较来还，而且振动容易越来越大，最后磁铁掉下来，符合理论估计。
OK，先到这，后面加上I和D看看，到时候再上文章。
视频：
前面发过一个制作磁悬浮的帖子，这几天有空抽出时间做了改进，加进了PID部分。先上图：

原理图如下。网上基于单片机的方案不少，不过模拟电路的真不多。原理并不复杂，就是根据PID的公式来做。先用电压比较电路得到error，即你想要磁铁停留位置po的霍尔器件的输出电压值和实际霍尔器件返回的真实值的差。后面三路并联，分别是P\I\D，最后通过相加器得到Vout。Vout再和一个固定的输入电压相加，（这个固定电压相当于让电磁铁磁力在po位置对磁铁的吸力和磁铁重力相等的值，这样才符合PID的原理），就是最终给电磁铁供电的电压。

最终的悬浮视频：
原帖地址：

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作者: 胡赵 时间: 2020-10-27 09:01
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