[发明专利]磁悬浮实验装置的控制方法和控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及科研实验装置领域，具体而言，涉及一种磁悬浮实验装置的控制方法和控制装置。

背景技术

磁悬浮技术起源于德国，早在1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理。随着电子技术、控制工程、信号处理元器件、电磁理论及新型电磁材料的发展和转子动力学的进展，磁悬浮技术得到了长足的发展。近年来，磁悬浮技术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、磁悬挂天平、磁悬浮小型传输设备、磁悬浮测量仪器、磁悬浮机器人手腕、磁悬浮教学系统等。

基于以上磁悬浮技术的广阔应用前景，在我国现有的研究方法主要从理论上进行研究，在此基础上进行仿真实验，为磁悬浮技术提供理论依据。但是在现有科研机构和大中院校中，对磁悬浮技术实验装置的研究和开发处于空白阶段，更缺乏对于磁悬浮实验装置的控制方法和控制装置的研究，从而无法满足磁悬浮实验的要求。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的磁悬浮实验装置的控制装置和相应的控制方法。

基于本发明的一个目的，提供了一种磁悬浮实验装置的控制方法。其所应用的磁悬浮实验装置包括：固定板、传感器部件、柱状的第一电磁铁和第二电磁铁、被测悬浮部件，其中，传感器部件与固定板相对平行设置，第一电磁铁和第二电磁铁的第一端均固定在固定板上，被测悬浮部件上设置有第一磁性悬浮部和第二磁性悬浮部，第一磁性悬浮部的位置与第一电磁铁第二端的位置相对应，第二磁性悬浮部的位置与第二电磁铁第二端的位置相对应。该磁悬浮实验装置的控制方法包括以下步骤：

根据预定的实验方案分别生成第一磁性悬浮部的悬浮高度目标信号以及第二磁性悬浮部的悬浮高度目标信号；获取由传感器部件分别测量的第一磁性悬浮部的悬浮高度以及第二磁性悬浮部件的悬浮高度；将第一磁性悬浮部的悬浮高度目标信号作为给定信号，将测量的第一磁性悬浮部的悬浮高度作为反馈信号，对第一电磁铁的电磁力进行反馈控制；将第二磁性悬浮部的悬浮高度目标信号作为给定信号，将测量的第二磁性悬浮部的悬浮高度作为反馈信号，对第二电磁铁的电磁力进行反馈控制；在对第一电磁铁的电磁力进行反馈控制和对第二电磁铁的电磁力进行反馈控制的过程中，调节第一磁性悬浮部的悬浮高度目标信号以及第二磁性悬浮部的悬浮高度目标信号，以调整被测悬浮部件相对于水平面的角度和高度。

可选地，对第一电磁铁的电磁力进行反馈控制包括：通过调节第一电磁铁的励磁电流对第一电磁铁的电磁力进行反馈控制，以保证第一磁性悬浮部的悬浮高度与第一磁性悬浮部的悬浮高度目标信号对应的高度一致；对第二电磁铁的电磁力进行反馈控制包括：通过调节第二电磁铁的励磁电流对第二电磁铁的电磁力进行反馈控制，以保证第二磁性悬浮部的悬浮高度与第二磁性悬浮部的悬浮高度目标信号对应的高度一致。

可选地，调节第一磁性悬浮部的悬浮高度目标信号以及第二磁性悬浮部的悬浮高度目标信号包括：同步增大或同步减小第一磁性悬浮部的悬浮高度目标信号以及第二磁性悬浮部的悬浮高度目标信号，以相应调整被测悬浮部件的悬浮高度。

可选地，调节第一磁性悬浮部的悬浮高度目标信号以及第二磁性悬浮部的悬浮高度目标信号包括：调节第一磁性悬浮部的悬浮高度目标信号增大，并调节第二磁性悬浮部的悬浮目标信号减小，以调整被测悬浮部件相对于水平面的俯仰角度。

可选地，调节第一磁性悬浮部的悬浮高度目标信号以及第二磁性悬浮部的悬浮高度目标信号包括：按照相同频率和幅值的振荡信号的方式调节第一磁性悬浮部的悬浮高度目标信号以及第二磁性悬浮部的悬浮高度目标信号，以相应调节被测悬浮部件在竖直平面内摆动，其中，第一磁性悬浮部的悬浮高度目标信号的相位和第二磁性悬浮部的悬浮高度目标信号的相位相反。

可选地，以上磁悬浮实验装置设置有第一调节旋钮和第二调节旋钮，其中，根据预定的实验方案分别生成第一磁性悬浮部的悬浮高度目标信号以及第二磁性悬浮部的悬浮高度目标信号包括：分别获取第一调节旋钮的旋转档位和第二调节旋钮的旋转档位；根据第一调节旋钮的旋转档位得到第一磁性悬浮部的悬浮高度目标信号；根据第二调节旋钮的旋转档位得到第二磁性悬浮部的悬浮高度目标信号。

可选地，以上磁悬浮实验装置设置有第一信号接口和第二信号接口，其中，根据预定的实验方案分别生成第一磁性悬浮部的悬浮高度目标信号以及第二磁性悬浮部的悬浮高度目标信号包括：按照第一信号接口接收到的电信号得出第一磁性悬浮部的悬浮高度目标信号；按照第二信号接口接收到的电信号得出第二磁性悬浮部的悬浮高度目标信号。