Simulação e Controle

Levitador Magnético

Levitador Magnético

Projete um controlador capaz de levitar uma esfera de aço através de um eletroímã.

Levitador Magnético

O Levitador Magnético da Quanser consiste de um eletroímã envolto em um recipiente retangular.

Um pólo do eletroímã (cor preta) é posicionado sob uma esfera de aço de 2,54 centímetros de diâmetro. A elevação da bola a partir deste pólo é medida através de um sensor incorporado no mesmo. Este pólo foi construído de tal forma que a bola em repouso fique a 14 mm sobre sua superfície.

O objetivo do experimento é projetar um sistema de controle que seja capaz de levitar a bola em relação ao pólo inferior e regular a posição da mesma para uma dada trajetória desejável.

 

 

 

 

 

  • One degree of freedom (1 DOF) - ball levitates vertically up and down
  • Electromagnet made up of a solenoid coil and steel core
  • Photo-sensitive ball position sensor
  • Ball position sensor can be calibrated according to lighting conditions
  • Analog coil current sensor
  • Easy-connect cable and connectors
  • Fully compatible with MATLAB®/Simulink® and LabVIEW™
  • Fully documented system models and parameters provided for MATLAB®, Simulink®, LabVIEW™ and Maple™
  • Open architecture design, allowing users to design their own controller

 

 

 

Especificações técnicas:

Peso do dispositivo 3.8 kg
Dimensoões (L x C x A) 15.1 cm x 15.1cm x 27.6 cm
Sensibilidade do sensor da posição bola 0.28 cm/V
Indutância da bobina 412.5 mH
Resistência da bobina 10 Ω
Número de voltas do fio da bobina (aproximado) 2450
Comprimento da bobina 8.25 cm
Raio do núcleo da bobina de aço  0.8 cm
Constante de força eletroímã 6.53 x 10-5 N.m²/A²
Resistência 1 Ω
Raio da esfera de aço 1.27 cm
Massa da esfera de aço 0.068 kg
Curso esfera de aço 1.4 cm
Constante de permeabilidade magnética 4π x 10-7 H/m

Tópicos incluidos no courseware Quanser em idioma Ingles:

  • Derivation of dynamic model from first-principles
  • Transfer function representation
  • Linearization
  • Current control
  • Position control
  • PID
  • Feed-forward
  • Control parameter tuning

O Levitador Magnético também pode ser usado para ensinar outros tópicos que não estão incluídos no currículo desenvolvido pela Quanser.

Para configurar essa estação, você precisará dos seguintes componentes recomendados pela engenharia da Quanser:

for MATLAB®/Simulink® users for LabVIEW™ users
1x Q2-USB data acquisition device¹ 1x NI CompactRIO controller with 2x Quanser Q1-CRIO module²
1x VoltPAQ-X1 linear voltage amplifier 1x VoltPAQ-X1 linear voltage amplifier
QUARC real-time control software Rapid Control Prototyping Toolkit software
¹ alternatively, you can use Q8-USB, QPID, QPIDe or any equivalent NI DAQ device supported by QUARC
² alternatively, you can use Q2-USB, Q8-USB, QPID, QPIDe or any equivalent NI DAQ device supported by RCP Toolkit

Download

  1. Levitador Magnético Quanser - Informações do produto
  2. Amostra de currículo para o LabVIEW
  3. Amostra de currículo para o MATLAB/Simulink!

 

Veja alguns videos do experimento em funcionamento:

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