【正文】 0) / 2 // PWMPulseWidthSet(PWM0_BASE, PWM_OUT_0,0)。 PWMGenConfigure(PWM0_BASE, PWM_GEN_0, PWM_GEN_MODE_DOWN | PWM_GEN_MODE_NO_SYNC)。 GPIOPinTypePWM(GPIO_PORTB_BASE, GPIO_PIN_6)。 GPIOPinConfigure(GPIO_PB6_M0PWM0)。yPID, 2050 ypos))。PB 7in2out2xор +。xPID, 2050 xpos))。 PB 5in4out4yор 。 } void Timer0IntHandler() { TimerIntClear(TIMER0_BASE, TIMER_TIMA_TIMEOUT)。 // Limit the maximum output if (output MAX_PID_OUTPUT) { output = MAX_PID_OUTPUT。 while(1) { } } int PIDCalc(PID *pid, int error) { if (pidKi != 0) { pidintegrationError += error。 = 0。 = 15。 //LM358 *20 = 0。 uint32_t xpos。 int PIDCalc(PID *pid, int error)。 void Timer0IntHandler()。 int prevError。 float Kp。 當(dāng)然，由于時間的短促，我所完成的系統(tǒng)并不是盡善盡美的，還有待進一步的修改和完善?？梢赃@樣說，用計算機來解決繁重而低效的手工管理工作，計算機發(fā)展史上的必然。 磁懸浮演示裝置設(shè)計 20 參考文獻 [1]張劍平 .智能化檢測系統(tǒng)及儀器 [M].第二版 .北京 :國防工業(yè)出版社 ,. [2]馮博琴 , 吳寧 .微信計算機原理與接口技術(shù)第三版 [M]. 清華大學(xué)出版社 ,2020. [3]華成英 .模擬電子技術(shù)基本教程 [M]. 清華大學(xué)出版社 ,2020. [4]閻石 , 王紅 .數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第五版 [M].清華大學(xué)出版社 ,2020 [5]蔣啟龍，張昆侖 ，李熹 .單磁鐵磁懸浮系統(tǒng)的數(shù)字控制 [J].鐵道學(xué)報， 1992 [6]曹剛 .PID 控制器參數(shù)整定方法及其應(yīng)用研究 [D].浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 ,2020 [7]陶永華 ,伊怡欣，葛蘆生 .新型 PID 控制及其應(yīng)用 [M].機械工業(yè)出版社 ,2020 [8]SungJun Joo,. Design and Analysis of Nonlinear Feedback Linearizing Control fro an Electromagic Suspension System. technology,IEEE transactions on control[M].1997 [9]程佩青 . 數(shù)字信號處理 [M]. 清華大學(xué)出版社 . 2020 [10] Dezza, Gerlando, , Design of Scaled Prototypes of EMS Maglev Levitator Base on an improved Magic Modeling, MAGLEV[D] 2020 [11]連級三，磁懸浮列車原理及技術(shù)特征 [M].電力機車技術(shù) ,2020. [12]黃琳，系統(tǒng)與控制理論中的線性代數(shù) [M]. 北京科學(xué)出版社 ,1984. [13]劉金琨 . 先進 PID 控制機器 MATLAB 仿真 [M]. 北京電子工業(yè)出版社 ,2020. [14]吳祥明 . 磁懸浮列車 . 上海科學(xué)技術(shù)出版社 [M],2020. [15]毛保華 . 磁懸浮技術(shù)在中國的應(yīng)用前景分析 [J]. 交通運輸系統(tǒng)工程與信息 , 2020. 磁懸浮演示裝置設(shè)計 21 致謝 忙碌而緊張的畢業(yè)設(shè)計就要結(jié)束了，在完成了系統(tǒng)的功能設(shè)計后，我感到喜悅和自豪。沒有潤滑劑，因此不需要密封，可以進一步簡化。到目前為止，磁懸 浮主要是在三個方面廣泛使用，并證明了其不可估量的優(yōu)勢。最終發(fā)現(xiàn)使用 的只有比例和積分參數(shù)，為比例積分調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 PID 調(diào)試與結(jié)果 1） Kp 參數(shù)調(diào)節(jié) 比例控制是一種最簡單的控制方式。要停止運行程序回到編輯模式中，可先按停止按鈕再按開啟 \關(guān)閉調(diào)試模式按鈕。仿真應(yīng)用程序的性能和行為也可以提供增強的可視性。 編譯器沿用此應(yīng)用級視野作出取舍， ARM 性能的性能也顯著提高了。 TI 編譯器使用各種經(jīng)典，面向 ARM，成熟的特定設(shè)備的優(yōu)化和架構(gòu)的 DSP 進行了調(diào)整。 高級存儲器窗口使您 能夠檢查各個級別的存儲器，以便能夠調(diào)試復(fù)雜的高速緩存一致性問題。之所以選擇 Eclipse 軟件開發(fā)環(huán)境，因為它建立并提供優(yōu)秀的軟件框架，由眾多嵌入式軟件廠商的標(biāo)準(zhǔn)框架組成。我們之所以選擇讓 CCS 基于 Eclipse ，是因為它為構(gòu)建軟件開發(fā)環(huán)境提供了出色的軟件框架，并且正成為眾多嵌入式軟件供應(yīng)商采用的標(biāo)準(zhǔn)框架。在 CCS IDE 提供了一個單一的用戶界面，以幫助您完成應(yīng)用開發(fā)流程的每個步驟。 return output。 } } output = pidKp * error + pidKi * pidintegrationError + pidKd * (error pidprevError)。 PID 系統(tǒng)框圖 比 例積 分微 分被 控 對 象r ( t ) ++e ( t )++u ( t ) y ( t ) 圖 PID 框圖 其傳遞函數(shù)為 公式 u(t)=kp[e(t)+1/TI∫ e(t)dt+TD*de(t)/dt] （ ） 根據(jù)上述的公式用 C 語言實現(xiàn)函數(shù)如下。舉例來說，一個人是有一個負(fù)反饋回路控制系統(tǒng)，眼睛是傳感器作為反饋，不斷修正身體各個系統(tǒng)終于可以做出正確的舉動。 在調(diào)節(jié)的最 后我們發(fā)現(xiàn)，只用到了比例參數(shù)和微分參數(shù)。程序框圖如下所示。使用中斷也可以有效的提高系統(tǒng)的工作效率。 第二部分是 PID 算法部分。 處理器 的執(zhí)行效率，工作穩(wěn)定性與其軟件的設(shè)計密切相關(guān)，軟件設(shè)計的好與壞直接影響系統(tǒng)的整體運行效果。根據(jù) C語言特性的可讀性，從而便于對前輩的發(fā)展經(jīng)驗，以提高軟件的設(shè)計水平。對于使用的匯編語言程序，只要理解它們，只要以優(yōu)化程序所需要的時間更精確的方面。同時 C 語言標(biāo)準(zhǔn)庫提供了多種常用數(shù)學(xué)函數(shù)，也支持浮點運算，開發(fā)效率較高，開發(fā)時間短，程序可讀性高，可維護性強。 匯編語言是用文字助記符來作為機器指令的底層符號語言，是最接近機器代碼的一種變成語言。 圖 霍爾元件安裝圖 安裝使用萬用板上的白線為衡量，先把霍爾元件安裝上，根據(jù)垂直白線擺正霍爾元件然后焊接上，霍爾元件的方向可以最好把地或者電源接在一起便于焊接。線圈供電模塊電路圖： 圖 線圈供電模塊電路圖 磁懸浮演示裝置設(shè)計 9 霍爾元件與控制線圈的安裝 圖中垂直部分為互相垂直的霍爾元件用于接收懸浮物的 位置變化。 圖 電源電路 傳感器電路設(shè)計 圖 傳感器電路 電路采用求差電路將霍爾元件接收到的電壓進行放大，這里經(jīng)過測量須放大 30 倍左右，如圖根據(jù)公式（ ）可得出上圖將霍爾元件的電壓 放大了 21 倍。最小系統(tǒng)原理圖如圖 所示。 磁懸浮演示裝置設(shè)計 7 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 主控模塊設(shè)計 ARM 最小系統(tǒng)主要由晶振電路，復(fù)位電路，下載接口等構(gòu)成。該 TIVA C 系列 LaunchPad 的設(shè)計突出了TM4C123GH6PMI 微控制器的 設(shè)備接口，休眠模塊和運動控制脈寬調(diào)制器（ MC PWM）模塊。 ARM 處理器的三大特點是：耗電少功能強、 16 位 /32 位雙 指令集 和合作伙伴眾多， ARM 微處理器可以為我們提供許多高性價的應(yīng)用場合，可靈活的應(yīng)用于各種領(lǐng)域。 主控芯片選擇 ARM 處理器是 Acorn 計算機有限公司面向低預(yù)算市場設(shè)計的一款 RISC 微處理器?？梢允且粋€外部檢測電阻變化量反饋給控制電路。功率為 25W。此項設(shè)計需要對接收到霍爾元件的偏移電壓進行放大并且調(diào)節(jié)范圍在 ，以便 ARM 處理器 ADC 檢測和處理。內(nèi)部包括有高增益、獨立的、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運算放大器，電源電壓范圍很寬的單電源電源可使用，也可適用于雙電源工作模式，在正常工作條件下，電源電流與電源電壓無相關(guān)?；魻栐布D： 磁懸浮演示裝置設(shè)計 4 圖 霍爾元件 霍爾元件獲取的數(shù)據(jù)是根據(jù)隨磁場的強度變化而變化，磁場增大，電壓增大， 磁場減小，電壓電壓，霍爾效應(yīng)得到的值很小，需要經(jīng)集成運算放大器處理，就能得到足以輸出較強的信號。霍爾效應(yīng)是電磁現(xiàn)象的一種， 這一現(xiàn)象是霍爾（ ， 1855— 1938）于 1879 年在研究金屬的導(dǎo)電機構(gòu)時發(fā)現(xiàn)的。使用 LM358 求差電路將獲得的偏移電壓放大從而獲得霍爾元件得到的懸浮物的較小偏移量，并將電壓控制在 處為 ADC 所能檢測到的電壓。改進磁軸承控制器的設(shè)計；價格將會顯著降低。近年來，結(jié)合最新的研究成果和無傳感器檢測磁軸承兩個研究領(lǐng)域，一個新的研究方向的誕生 —— 無傳感器磁軸承。由于傳感器的，使軸向磁軸承系統(tǒng)大小的增加，從而降低了系統(tǒng)的動態(tài)性能，以及成本高和可靠性低。然而在還是在實現(xiàn)產(chǎn)品化和研究理論的過程中，此磁懸浮技術(shù)有還是遺留很多難題，眾所周知的磁懸浮列車懸浮與推進的技術(shù)難題以及復(fù)雜的控制系統(tǒng)實現(xiàn)都不是很成熟，需要完成的研究是實現(xiàn)工程化和組成系統(tǒng)的技術(shù)提升，還需要運用電磁技術(shù)、電子技術(shù)、直線電機、機械技術(shù)、 計算機技術(shù)、新型材料和系統(tǒng)分析等方面的技術(shù)研究成果。在很多領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，如：磁懸浮列車、磁懸浮承軸等。目前，各國已在廣泛的對磁懸浮進行研究，隨著控制理論的不斷的發(fā)展和完善，選用先進的控制方法對系統(tǒng)畸形的控制和設(shè)計，是系統(tǒng)具有更好的魯棒性。 本文首先介紹了磁懸浮系統(tǒng)的工作原理，在此基礎(chǔ)上搭建物理模型，利用霍爾元件搜集磁懸浮的數(shù)據(jù)利用 ARM 處理器處理數(shù)據(jù)和控制懸浮體的位置。 畢 業(yè) 設(shè) 計 題 目： 磁懸浮演示裝置設(shè)計 院： 電氣信息學(xué)院 專業(yè)： 電子信息工程 班級： 1101 學(xué)號：