[发明专利]一种新型磁悬浮装置及实现浮子悬浮动态平衡的方法在审

专利信息
申请号: 202010070236.8 申请日: 2020-01-21
公开(公告)号: CN111146975A 公开(公告)日: 2020-05-12
发明(设计)人: 齐本胜;苗红霞;邓志祥;童晶 申请(专利权)人: 河海大学常州校区
主分类号: H02N15/00 分类号: H02N15/00
代理公司: 南京经纬专利商标代理有限公司 32200 代理人: 丁涛
地址: 213022 江苏*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 新型 磁悬浮 装置 实现 浮子 悬浮 动态平衡 方法
【权利要求书】:

1.一种新型磁悬浮装置,其特征在于:包括浮子和环形底座;所述环形底座包括一个环形永磁铁以及控制模块,所述控制模块包括一个三轴地磁传感器、一个中央控制单元、一个线圈驱动模块和若干个电磁线圈;所述三轴地磁传感器位于环形底座的正中央,电磁线圈沿着环形永磁铁的内表面均匀分布,用于采集其所在位置X、Y、Z三个方向的磁场强度;所述三轴地磁传感器、线圈驱动模块和电磁线圈分别与中央控制单元电连接;所述中央控制单元接收三轴地磁传感器采集的磁场强度信号,根据神经网络算法检测环形底座上方是否有浮子悬浮,并计算电磁线圈的纠偏方向和纠偏时间;线圈驱动模块分别与若干个电磁线圈电相联,中央控制单元根据计算结果,通过线圈驱动模块决定电磁线圈的通断情况。

2.根据权利要求1所述的一种新型磁悬浮装置,其特征在于:所述电磁线圈有四个,四个电磁线圈沿着环形永磁铁的内表面均匀分布,并且两两分别串联成互相独立的两组线圈,沿着平面上的X、Y方向垂直排列。

3.根据权利要求1所述的一种新型磁悬浮装置,其特征在于:所述环形永磁铁是一个环形磁铁或者是由均匀排列成环形的多个永磁铁组成。

4.根据权利要求1所述的一种新型磁悬浮装置,其特征在于:所述三轴地磁传感器的型号为HMC5983或QMC5883L或MAC3110。

5.根据权利要求1所述的一种新型磁悬浮装置,其特征在于:所述线圈驱动模块由两对功率三极管或者集成的H桥电路构成。

6.根据权利要求1所述的一种新型磁悬浮装置,其特征在于:所述中央控制单元为基于ARM架构的32位微控制器,型号为STM32F103。

7.一种实现浮子悬浮动态平衡的方法,其特征在于利用权利要求2所述的磁悬浮装置,包括如下步骤:

(1)、建立神经网络模型;

(2)、检测环形底座上方是否有浮子悬浮;有,则进入步骤(3),无,则在步骤(2)等待;

(3)、不断调整电磁线圈电流,产生不同的纠偏电磁力;

(4)、浮子在环形底座正上方悬浮动态平衡。

8.根据权利要求7所述的一种实现浮子悬浮动态平衡的方法,其特征在于所述步骤(1)的神经网络模型的建立步骤如下:

(1.1)四个线圈不通电,并且当浮子位于底座中心点(x0,y0)正上空时,采集三轴地磁传感器X和Y方向的磁场强度MX0和MY0,其中,x0和y0分别是浮子在位于底座中心点正上空时的X和Y轴的坐标;

(1.2)将浮子偏移底座中心点(x0,y0)正上空,在位于不同位置时,分别采集三轴地磁传感器X和Y方向的磁场强度MX和MY数据,及其浮子在各个对应位置的坐标x和y值;

(1.3)分别根据公式(1)和(2)计算浮子在很多不同位置时三轴地磁传感器的磁场强度变化量△MX和△MY

△MX=MX-MX0 (1)

△MY=MY-MY0 (2)

(1.4)以浮子在很多不同位置时的△MX和△MY为神经网络的输入,以浮子在对应X轴上的偏移△x和在Y轴上的偏移△y为神经网络的输出,训练并建立神经网络,其中,△x=x-x0,△y=y-y0,x和y分别是浮子在不同位置时的当前坐标。

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