概述

磁懸浮實驗裝置由LED光源、電磁鐵、光電傳感器、功放模塊、模擬量控制模塊、數(shù)據(jù)采集卡和被控對象鋼球等元器件組成，其結(jié)構(gòu)簡單，實驗控制效果直觀明了，極富有趣味性。

它是一個典型的非線性開環(huán)不穩(wěn)定系統(tǒng)。電磁鐵繞組中通以一定的電流會產(chǎn)生電磁力，控制電磁鐵繞組中的電流，使之產(chǎn)生的電磁力與鋼球的重力相平衡，鋼球就可以懸浮在空中而處于平衡狀態(tài)。但是這種平衡狀態(tài)是一種開環(huán)不穩(wěn)定的平衡，這是由于電磁鐵與鋼球之間的電磁力大小與它們之間的距離的平方成反比，只要平衡狀態(tài)稍微受到擾動（如：加在電磁鐵線圈上的電壓產(chǎn)生脈動、周圍的震動等），就會導致鋼球掉下來或被電磁鐵吸住，不能穩(wěn)定懸浮，因此必須對系統(tǒng)實現(xiàn)閉環(huán)控制。由LED光源和傳感器組成的測量裝置檢測鋼球與電磁鐵之間的距離變化，當鋼球受到擾動下降，鋼球與電磁鐵之間的距離增大，傳感器感受到光強的變化而產(chǎn)生相應的變化信號，經(jīng)（數(shù)字或模擬）控制器調(diào)節(jié)、功率放大器放大處理后，使電磁鐵控制繞組中的控制電流相應增大，電磁力增大，鋼球被吸回平衡位置。

系統(tǒng)特點

l         外形美觀大方，開放式結(jié)構(gòu)設計。

l         系統(tǒng)實驗趣味性較強，控制效果直觀。

l         系統(tǒng)運行簡單、易于操作、使用安全。

l         涉及電磁學、傳感器技術(shù)、模擬電路和計算機控制等領域的知識。

l         綜合了控制類課程的主要實驗項目，可滿足本科教學實驗，課程設計，畢業(yè)設計以及算法研究等不同層次的教學需求。

參考實驗內(nèi)容

l        系統(tǒng)建模實驗分析

l        系統(tǒng)的開環(huán)響應特性分析

l        PID控制器設計

l        根軌跡控制器設計

l        頻率響應控制器設計

l        模擬量控制實驗（需模擬量控制模塊）

l        用戶自定義控制算法

 模擬量控制系統(tǒng)

該模擬量控制系統(tǒng)采用典型的運算放大器和驅(qū)動芯片以及信號發(fā)生電路，可以搭建典型的信號跟隨電路，PID控制電路，完成模擬量控制實驗。

主要實驗內(nèi)容：

1.         信號跟隨與濾波處理。

2.         典型環(huán)節(jié)的階躍響應實驗。

3.         模擬P，PD，PID控制器實驗。

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