[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

说明书

本发明公开了基于pid算法的磁悬浮球灯控制方法，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。通过本发明，可以实现较为稳定的控制球灯的位置。

技术领域

本发明涉及，具体是一种基于pid算法的磁悬浮球灯控制方法及控制系统。

背景技术

随着电力的不断发展，灯已经成为了生活必需品，出现在每个家庭的日常生活中。伴随着市场需求的日益增加，各种不同类型的灯开始出现在市场上，人们对于灯的鉴赏水准也在

伴随科技水平的进步，各式各样的灯开始出现在市场。人们对于灯的鉴赏水准也在逐步提高，不仅对于灯的功能有了新的需求，对于灯的外观和娱乐性也有了进一步的需求。因此就需要这样的一款设计，在满足基本照明的要求上，还能满足人们对科技的幻想，既做到实用，又能满足人们对于外观的需求。

目前市面上的磁悬浮球灯分为两种。第一种磁悬浮球灯体积较大，对环境要求高，不适用于一些较小的场景。另一种磁悬浮球灯采用放大电路形成闭环控制，没有工程控制算法的引入，对初始位置敏感，不好放置，悬浮不稳。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供基于pid算法的磁悬浮球灯控制方法，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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。