Mágneses lebegtetés: érzékelés és irányítás

Az előadások a következő témára: "Mágneses lebegtetés: érzékelés és irányítás"— Előadás másolata:

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

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

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

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

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

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

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

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

9 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

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

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

12 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

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

14 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

15 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

16 Szabályozás Egyszerűsített modell a teszteléshez

17 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

18 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

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

20 Köszönjük a figyelmet!