Mágneses lebegtetés: érzékelés és irányítás Fábián Zalán Márk Neukirchner Péter Talabér Gábor László konzulens: Kiss Bálint, Dr.

Tartalomjegyzék A feladat Felvetődő problémák Elméleti háttér Méretezés Érzékelés Szabályozás Összefoglaló Tanulságok Kitekintés

A feladat Mágneses lebegtetés Ismert probléma Alkalmazások Célkitűzés: egyensúlyi helyzet stabilizálása Alfeladatok: méretezés, érzékelés, szabályozás, beavatkozás

Felvetődő problémák Erőhatás mágnesek között Helyzet érzékelése Egyensúlyi távolság Szabályozás megvalósítása Szabályozás algoritmusa

Elméleti háttér Mágnesre cseréljük az egyik tekercset, figyelembe vesszük a gravitációt: Két tekercs esetén:

Elméleti háttér munkaponti linearizálás: Az állapotváltozós leírás összeállítása munkaponti linearizálás: k és α ismeretlen paraméterek

Elméleti háttér Paraméterek meghatározása a mágnes d távolságban való egyensúlyban tartásához szükséges I tekercsáram

Méretezés Tekercs kiválasztása: nagyobb L, kisebb tekercsáram A laborban rendelkezésre állók közül választottunk, majd méréssel meghatároztuk a paramétereit (R,L,N) Az induktivitás mérése:

Méretezés Mágnes kiválasztása: kis tömeg nagy remanens indukció az általunk alkalmazott mágnes Mágnes kiválasztása: kis tömeg nagy remanens indukció geometria ár N48 neodímium mágnes 10 mm x 5 mm m = 3 g Brmax = 1,4 T Neodímium mágnesek: legnagyobb mágneses tér az árkategóriájában forgásszimmetrikus kivitelben is kapható az általunk alkalmazható méretűek tömege ~1-2 g elérhető ár sérülékeny

Érzékelés Kell: mágnes és tekercs távolsága Felhasználjuk: B-tér távolság függése Módszer: Hall-szenzoros helyzet érzékelés

Érzékelés szenzor kiválasztása SS59ET (SS495A1) érzékenység kérdése érzékelt B-tartomány transzfer karakterisztika (5V tápfeszültség estén)

Érzékelés előzetes mérés kell -> munkapont kiválasztása értékek: LUT-ban a szenzor feszültsége a mágnestől való távolságának függvényében a szenzor-mágnes munkaponti távolságát 2,5 cm-re választjuk

Érzékelés Probléma: tekercs tere Munkapont ismeretében korrekció a szenzor feszültségváltozása az elektromágnes áramának hatására

Szabályozás Hardware háttér: dSpace kártya (DS1102) SW: Matlab-Simulink LUT-ok implementálása: Simulink (1) tekercs áram - korrekciós feszültség (2) szenzor feszültség - távolság lineáris interpoláció Szabályozó: állapot visszacsatolás

Szabályozás A szakasz: Zárt kör viselkedése egy negatív valós, ill. egy képzetes póluspár (!) Zárt kör viselkedése domináns póluspár: tapasztalati úton gyors pólusok: domináns kb. háromszorosa K számítása Ackermann-formulával Állapotmegfigyelő tervezése Alapjel figyelembevétele Szaturáció, LUT-ok elhelyezése, munkapont figyelembe vétele

Szabályozás Egyszerűsített modell a teszteléshez

Összefoglalás A félév eredményei: a rendszer térelméleti elemzése az elméleti számítások gyakorlati ellenőrzése, paraméterek meghatározása a beavatkozó tekercs méretezése, karaterisztikájának megállapítása a szenzor kiválasztása, feszültségének távolságfüggésének kimérése a tekercs tere által okozott mérési hiba meghatározása, kompenzálása kezdetleges szimuláció összeállítása

Tanulságok előre kell gondolkodni (HW megfontolása) nem mindig térül meg az analitikus módszer pontos méréshez megfelelő eszközök kellenek mérési hibák végiggondolása eredmények reálisak? kapott eredmény kielégítő-e, ha nem teljesen, érdemes-e változtatni? adatlap alapos átnézése rendelés előtt időmenedzsment

Folytatás, kitekintés Beavatkozó elektronika illesztése Szabályozás kijavítása Tesztelés élesben További szabályozási algoritmusok megvalósítása Más érzékelési elv kipróbálása Komplett, demonstrációs célú rendszer elkészítése

Köszönjük a figyelmet!