[发明专利]一种多功能磁悬浮电梯控制示教仪

摘要

一种多功能磁悬浮电梯控制示教仪，电梯导轨1由法兰座7固定在梯井支架8，加速度(速度)检测模块3、质量检测模块6和霍尔元件5分别安装在仿真轿厢顶、梯井支架8底部和侧壁。仿真轿厢9与单相异步直线电机10固定连接，随电梯导轨作垂直运动。控制处理模块13接收、存储加速度(速度)、位置和仿真轿厢载重信息，并对单相异步直线电机10完成加减速、匀速及悬停控制。控制处理模块13包含控制算法设计部与算法评估部两个核心功能模块。控制算法可上传至控制处理模块。显示模块14可显示电梯运行信息、控制算法信息和算法评估结果。本发明可用于传感器教学、磁悬浮电梯控制演示、电机控制演示、电机控制算法调试等教学活动中，提升教学效果。

主权项

1.一种多功能磁悬浮电梯控制示教仪，其特征在于，所述示教仪包括电梯导轨(1)、无线通信模块(2)、加速度和速度检测模块(3)、磁铁块(4)、霍尔元件(5)、质量检测模块(6)、法兰座(7)、梯井支架(8)、仿真轿厢(9)、单相异步直线电机(10)、电机控制线(11)、电机驱动模块(12)、控制处理模块(13)、显示模块(14)、导线(15)、220V电源(16)、数据线(17)、按键(18)；电梯导轨(1)由法兰座(7)固定在梯井支架(8)上，霍尔元件(5)等距安装在梯井支架(8)侧壁，加速度和速度检测模块(3)安装在仿真轿厢(9)顶，仿真轿厢(9)与单相异步直线电机(10)固定连接，随电梯导轨(1)作垂直运动，单相异步直线电机(10)由电机驱动模块(12)驱动，控制处理模块(13)通过电机控制线(11)对单相异步直线电机(10)进行控制，霍尔元件(5)、质量检测模块(6)通过有线方式，加速度和速度检测模块(3)通过无线通信模块(2)向控制处理模块(13)发送位置信息、仿真轿厢载重信息以及加速度、速度信息，控制处理模块(13)将接收信息存储在数据存储部(20)；基于单相异步直线电机电磁感应原理，可控制直线电机沿垂直轨道模拟磁悬浮电梯匀速、加减速和悬停运行，用于磁悬浮电梯控制原理演示；控制处理单元(19)将仿真轿厢运行数据存储在数据存储部(20)，存储方式是SD卡、硬盘存储或云端存储，数据存储部(20)与控制处理单元(19)的接口是串口或以太网口；控制处理单元(19)是单片机或ARM运算处理单元及其相关外围电路；通过控制处理模块(13)的核心组件控制算法评估部(22)，对不同控制算法性能进行评估，控制算法的评估指标是控制精度Jc，悬停精度Jend，控制舒适度Ja，以下分别定义Jc、Jend和Ja： J c 1 = Σ t = 1 n ( v t - v r ) 2 , J c 2 = Σ t = 1 n ( s t - s r ) 2 , ]]>Jend＝sn-sr(end)， J a = Σ t = 1 n ( a t - a c m f t ) 2 , ]]>其中，t表示仿真轿厢运行过程的时间变量，1，2…n表示运行全过程所用时间，vt和st表示运行速度和运行位移，vr和sr表示目标运行速度和目标运行位移，事先由运行曲线给出，Jc表示控制精度，包括速度跟踪精度Jc1和位移跟踪精度Jc2，sn表示实际运行末端悬停位置，sr(end)表示目标末端悬停位置，Jend表示末端的悬停精度，acmft模拟人体舒适加速度，at表示实际控制加速度，Ja反映了仿真电梯的控制舒适度。