[发明专利]基于CAN总线分布式PID控制磁悬浮球系统

摘要

本发明提供的基于CAN总线分布式PID控制磁悬浮球系统，具有这样的特征，包括：电磁铁，产生电磁力吸引钢球，检测部，检测钢球与电磁铁之间的距离，电压信号获取节点，包含处理电路、A/D转换模块，磁力控制节点，包含驱动电路、D/A转换模块，光源控制节点，包含继电器模块，USB-CAN接口卡，以及上位机。其中每个节点分别包含PID控制模块和CAN通信模块。利用PID控制，将钢球的实际位置与设定位置之间的误差控制在允许的范围内。本系统形成冗余结构，提高了系统的可靠性、实时性和灵活性，采用单回路闭环控制和分布式控制，解决了磁悬浮系统本身的不稳定性，保证了系统的稳定性和抗干扰性，实现了人机交互的功能，使整个系统更容易控制。

主权项

一种基于CAN总线分布式PID控制磁悬浮球系统，其特征在于，包括：电磁铁，通过产生电磁力吸引钢球；检测部，由光源和光电位置传感器组成，用于检测所述钢球与所述电磁铁之间的距离并由所述光电位置传感器输出与所述距离相匹配的电压信号；电压信号获取节点，包含与所述光电位置传感器相连接将所述电压信号放大滤波输出模拟电压值的处理电路、将所述电压值转换成相对应的距离值的A/D转换模块、以及依次与所述A/D转换模块相连接的第一PID控制模块和第一CAN通信模块；磁力控制节点，通过控制所述电磁力的大小调节所述距离，包含与所述电磁铁依次连接的驱动电路、D/A转换模块、第二PID控制模块、以及第二CAN通信模块；光源控制节点，通过控制所述光源的开闭控制所述检测部，包含开闭所述光源的继电器模块、以及依次与所述继电器模块连接的第三PID控制模块和第三CAN通信模块；USB‑CAN接口卡，分别与所述第一CAN通信模块、所述第二CAN通信模块和所述第三CAN通信模块相连接；以及上位机，与所述USB‑CAN接口卡相连接用于控制所述电压信号获取节点、所述磁力控制节点和所述光源控制节点，并向所述继电器模块发出开闭所述光源的光源开关信号，其中，所述第一PID控制模块、所述第二PID控制模块、所述第三PID控制模块中的任一个将接收到的所述距离值进行PID算法运算并输出PID结果值，所述D/A转换模块将所述PID结果值转换成模拟量的调节电压值，所述驱动电路根据所述调节电压值调节所述电磁力大小以调节所述距离，所述上位机包含输入设定部，通过该输入设定部设定PID运算的参数值以及在所述第一PID控制模块、所述第二PID控制模块、所述第三PID控制模块中的任一个进行PID运算。