[发明专利]一种基于pid算法的磁悬浮球灯控制方法及控制系统

权利要求书

1.基于pid算法的磁悬浮球灯控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：通过霍尔传感器检测电磁线圈上方是否有悬浮体以及悬浮体的磁极是否正确，若电磁线圈上方检测到悬浮体且悬浮体的磁极对应正确，则给电磁线圈供电，单片机初始化ADC的I/O口并采集悬浮体左右方向和前后方向的位置数据；

步骤二：将ADC的I/O口的数据进行模数转换，并传输到MCU进行进一步处理；

步骤三：将采集到的悬浮体左右方向和前后方向的位置数据与目标值进行比较，判断出悬浮体需偏转的方向；

步骤四：根据悬浮体需偏转方向，通过PID算法控制pwm波的输出，控制悬浮体的偏转，使悬浮体回到设定的位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于pid算法的磁悬浮球灯控制方法，其特征在于，所述的步骤一中的悬浮体左右方向和前后方向为以环形磁铁所在水平面，以环形磁铁几何中心为原点的相互垂直的x轴和y轴，其中一个轴为左右方向，则另一个轴为前后方向。

3.根据权利要求1所述的一种基于pid算法的磁悬浮球灯控制方法，其特征在于，所述的步骤三中的将采集到的悬浮体左右方向和前后方向的位置数据与目标值进行比较，判断出悬浮体需偏转的方向，包括如下过程：

所述的目标值为球灯在环形磁铁集合中心上方设定距离时，x轴霍尔传感器、y轴霍尔传感器所对应的磁通量信息，分别为x轴目标值和y轴目标值；当悬浮球灯偏离中心时，x轴y轴霍尔传感器所采集到的磁通量信息为距离值，分别x轴距离值和y轴距离值；

根据x轴距离值与x轴目标值的差值，差值若为负则为偏左，若为正则为偏右；根据y轴距离值与y轴目标值的差值，差值若为负则为偏后，若为正则为偏前。

4.根据权利要求1所述的一种基于pid算法的磁悬浮球灯控制方法，其特征在于，所述的通过PID算法控制pwm波的输出，控制悬浮体的偏转，使悬浮体回到设定的位置，包括如下过程：

在时刻t时，输入量为rin(t)，输出量为rout(t)，偏差就可计算为err(t)＝rint(t)-rout(t),所以PID控制采用的公式为：

其中Kp为比例项，T_t为积分时间，T_D为微分时间。

5.根据权利要求1所述的一种基于pid算法的磁悬浮球灯控制方法，其特征在于，还包括断电故障处理，所述的断电故障处理包括如下过程：

在悬浮台上设置保护装置，在磁悬浮球灯正常工作时，通过电磁铁将保护装置锁在悬浮台上，保护装置下方通过弹簧与悬浮台连接，此时弹簧处于压缩状态；

当意外断电时，电磁铁断开并释放保护装置，弹簧释放并带动保护装置托接住悬浮体，使悬浮体不会发生移动，保护悬浮体。

6.一种基于pid算法的磁悬浮球灯控制系统，其特征在于，包括主控模块、开关控制模块、驱动模块、电源模块、霍尔传感器模块、电磁线圈模块、LED模块、通信模块、保护装置、电磁铁模块；所述的通信模块、驱动模块、电源模块、霍尔传感器模块分别与所述的主控模块连接；所述的开关控制模块设置在电源模块与所述的主控模块之间；所述的LED模块与所述的通信模块与所述的LED模块通信连接；所述的电磁线圈模块与所述的驱动模块连接；所述的电磁铁模块与所述的电源模块连接，所述的保护装置与所述的电磁铁模块连接。