2023年磁悬浮实验报告.pdf

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1、开放性实验：磁悬浮原理实验仪制作及PID控制实验报告实验内容：学生通过磁悬浮有关知识的学习,根据已有的实验模型，设计出磁悬浮实验仪器,并进行制作，进而在计算机上用PID技术进行调节和控制。难点：PID控制程序的编写及调试。创新点:该实验以机械学院数控所得科研成果为依托，以一种新奇的方式，用磁悬浮小球直观的展示了 P ID控制理论的应用。该仪器构造简朴，成本低廉。此实验综合应用了电磁场、计算机、机械控制等相关知识，具有一定的研究创新性特点。该仪器有望成为中学物理实验仪器，和高校PID控制实验仪器。关键问题1.悬浮线圈的优化设计2.磁悬浮小球系统模型3.磁悬浮小球的P I D控制电磁绕组优化设计小

2、球质量：钢小球质量：1 520g小球直径：15 mm悬浮高度：3mm规定：根据悬浮高度、小球大小、小球重量设计悬浮绕组绕组铁芯尺寸、线圈匝数、额定电流、线径。电磁绕组优化设计：山磁路的基尔霍夫定律、毕奥-萨格尔定律和能量守恒定律，可得电磁吸力为：式中：0空气磁导率,4nX10-7H/m；4 铁芯的极面积，单位m2;N-电磁铁线圈匝数；z 小球质心到电磁铁磁极表面的瞬时气隙，单位m；电磁铁绕组中的瞬时电流，单位A。功率放大器中放大元器件的最大允许电压为15V。为了减少功率放大器件上的压力差，减少功率放大器件的发热，设定悬浮绕组线圈电压该值为12V。约束条件:U=12 V Ui 电流、电压与电邮关

3、系 RR =电阻：L漆包线的总长度/mS漆包线的横截面积/m 2S-7td 24d线径的大小/m 是漆包线线的电阻率，查表可知：E=1.5*1.7 5*e-8,单位：Q*m根 据 线 圈 的 结 构，可 以 得 出 漆 包 线 的 总 长 度 为:IL=兀+/=1 d线 圈 的 匝 数 为：N=-nLxld =EL i综 上 所 述，电 磁 力 为:，1 2 8 f2?L2在线圈骨架几何尺寸和所加的电压固定的情况下，线圈漆包线线径d越大，漆包线的长度L越小,电磁力户越大。此外,漆包线线径和电流之间还存在下述关系：i-4 4因此，线径d越大通过线圈的电流也大，线圈发热越严重。优化漆包线线径和线长

4、必须综合考虑电磁力大小、线圈额定电流。由最优的漆包线线径和线长，就可以得到合理的电磁绕组结构参数。磁悬浮小球系统模型将钢质小球放入电磁铁产生的磁场中，用传感器检测钢球在螺线管磁场中的位置,进而用PID方法控制线圈电流以达成磁力和重力的平衡。磁悬浮小球系统可由下面方程描述：电磁铁线圈控制器-传 感 器-当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来拟定，这时应用P ID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。比例控制能迅速反

5、映误差,从而减小稳态误差。但是，比例控制不能消除稳态误差。比例放大系数的加大，会引起系统的不稳定。积分控制的作用是，只要系统有误差存在，积分控制器就不断地积累，输出控制量，以消除误差。因而，只要有足够的时间,积分控制将能完全消除误差，使系统误差为零,从而消除稳态误差。积分作用太强会使系统超调加大，甚至使系统出现振荡。微分控制可以减小超调量，克服振荡,使系统的稳定性提高，同时加快系统的动态响应速度,减小调整时间，从而改善系统的动态性能。PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。它重要是依据系统的数学模型，通过理论计算拟定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接

6、用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它重要依赖工程经验，直接在控制系统的实验中进行,且方法简朴、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法，重要有临界比例法、反映曲线法和衰减法。临界比例度法进行PID控制器参数的整定环节：18)一方面预选择一个足够短的采样周期TS,一般说TS应小于受控对象纯延迟时间的十分之一。(2)用选定的TS,仅加入比例控制环节使系统工作，逐渐减小比例度,即加大比例放大系数KP,直至系统对输入的阶跃信号的响应出现临界振荡(稳定边沿)，将这时的比例放大系数记为K r,临界振荡周期记为Tr。(3)以连续-时间PID控制器为基准，建立数字

7、P I D的控制度评价函数，通过公式计算或查表拟定PID控制器的参数TS,KP,TI和T D。反映曲线法(实验凑试法)通过闭环运营或模拟，观测系统的响应曲线，然后根据各参数对系统的影响，反复凑试参数，直至出现满意的响应，从而拟定P ID控制参数。实验凑试法的整定环节为“先比例，再积分，最 后 微 分1(4)整定比例控制将比例控制作用由小变到大，观测各次响应，直至得到反映快、超调小的响应曲线。&(2)整定积分环节若在比例控制下稳态误差不能满足规定，需加入积分控制。A先将环节(1)中选择的比例系数减小为本来的5080%,再将积分时间置一个较大值，观测响应曲线。然后减小积分时间，加大积分作用，并相应

8、调整比例系数，反复试凑至得到较满意的响应，拟定比例和积分的参数。A (3)整定微分环节A若通过环节(2),P I 控制只能消除稳态误差，而动态过程不能令人满意，则应加入微分控制，构成P I D控制。A先置微分时间T D=O,逐渐加大T D,同时相应地改变比例系数和积分时间，反复试凑至获得满意的控制效果和PID控制参数。比例十积分十微分(P ID)控制器u =K p e(t)+!C +TDT j d t式中 KP比例放大系数;TI积分时间；TD微分时间。PI D 控制的程序实现：U p=Kp*error(k)Ui=Ui+Ki*e r ror(k)U d=Kd*(er r or(k)-er r o

9、r(k 1)U=Up+Ui+Ud在程序中我们采用的是增量是算法磁悬浮控制器介绍1、磁悬浮控制系统原理框图磁悬浮控制器组成磁悬浮控制器f控制芯片最小系统RS-232串行通讯口AD功能模块DA功能模块,人机界面资源配置：*P0.0蜂鸣器，P0.1测试灯，P0.2,P0.3 两个按键。*P 1 .0-P1.4 五路 A/D；*P1.5-P 1.7 控制 LED；*P2.0-P2.7 液晶数据传输;*P3.2-P3.4液晶控制线;*P3.0、P3.1 接 RS-232；*P3.5、P 3.7 两路 DA;V C CD B 21P 2.2 P 2 JR S TP J.O OV C CP 2.1P 2.0

10、/P W 2P 1.7/A D C 7J 2JD B 323 1D B 1R S T3J OD B OR X D42 9P l.7T X D52 8P l.6P J.l/T X DP 1.6/A D C 6P 0.062 7P l.5P O.OP 1.5/A D C 5X T A L 272 6P O JX T A L 2P O J.W C 4X T A L 18X T A L 1P 1.4/A D C 42 JR S92 4A D C 3P J.2/I N T 0P 0,1 _P 3.3 丽P 1.J/A D C 3P 0.2P 1.2/A D C 2P 0.11 02 JP 0.2R W1

11、 12 2A D C 2Y E1 21 1A D C 1P 3.4/T 0 P 1.1/A D C 1P 3.5/T 1/P W M 1 P 1,O/A D C OP 3.51 3|2 0A D C OD B 41 41 9P 2.4 m i J P J./M I OP J.71 8D B SP 2.5P 2.7D B 71 6D PAG N DP 2.61/DDO1)T C 1 2 C M 1 2 A D1、P 0 n：S T C125412A D的 P0 口只有四个引脚，资源分派如下:P0.0蜂鸣器，P 0.1 测试灯,P0.2、P 0.3 两个按键。2、STC 125 4 12AD的 I

12、/O 口资源介绍：*四个I/O 口，共 27个引脚，其中P0 口上只有4 个引脚P0.0-P0.3,P3 口上只有7 个引脚却少P3.6脚,P l、P 2 口和8 0 5 1 同样有8个引脚；*所 有 I/O 口都有四种类型:准双向口（传 统 8051模式）、推挽输出、仅为输入和开漏模式，均可由软件配置成4 种工作类型之一；*每个口由2 个控制寄存器（PxM 0 和 PxMl）中的相应位控制每个引脚工作类型;P 2 口 故 定 P 2M 0 7：0P 2M 1 7：0I/O 口 模 一00准 双 向 口（传统8051 I/O 口 模4）,灌 电 流 可 达20m A,拉电 流 为230雌,由于

13、 制 造 误 差，实 版 为250u A 150u A01推嫡出（强上拉输出,可达20m A,要加限触阻）10仅为输入（高阻）11开 漏（O p en D ra in）,内部上加电阻断开,要外加举例:P 2M0=0 xC0；P2M 0=0 x A0；P2.7 为开漏,P2.6为高阻输入,P2.5 为推挽输出，P2.4-P2.0为弱上拉。I、控制器设计了 5 路 AD,都经调理送入单片机，占用P1.0-P 1 .4 五个I/O 弓 I脚，其中P 1.4 用于采集传感器送入信号，P 1 .1-P1.3用于控制PID算法参数，P0.0用于设立小球浮起高度。2、设立P1 口:设立:PlMO=Ox 1

14、F;P1 M 1=0 x0 0;或者 P l MO=OxlF；PIM 1 =0 x 1 F；P l 口 攻 定 P 1M O 7：0P 1M 1 7：0 I/O 口模式（P l.x如 做A/D使用,需先将其谑成开漏或高阻输入）00准 双 向 口 （传 统8051 I/O 口 模 大），灌电舸达20m A,拉螭为230%由 于 制 造 误 差，实 际 为250n A 750UA01推挽输出（强上技输出,可达20m A,要加限触阻）10仅为输入（高 阻），如 果 该I/O口 需 作 为A/D使 用,可 选 此 模式11开 漏（O p en D ra in）,如 果 该I/O U需 作 为A/D伊

15、用，可 选 此 模 式传感器信号A D转换原理框图T-电挑觥TT,S T C 1 2 C 5 4 1 2 A D2、控制信号A D转换原理框图M-4懒4MS4itTmo1、控制器设计了两路DA,占用P 3.5 和 P3.7 两个引脚，P 3.5路 D A 送往功率放大器,P 3.7路 D A 备用。2、D A 电路原理:STC12C54I2AD本没有集成DA转换功能，但是它有4 路的P WM（脉冲宽度调制）信号，PWM信号可以通过调理电路转化为DA信号。3、D A 电路原理框图:S T C 1 2 C 5 4 1 f开关管-两 级R C邀 躯龈献 f 解放辞4 I/O 口设定：不能设立为高阻输

16、入!当 某 个 I/O 口作为使用时，该 口 的 状 态：P料之前口的狄杰P叼输出时口的状态/上拉/准双向口强推独输出/强上拉输电，要加输出限潦电阻11H0K强推挽输出/强上拉输出强推挽输出/强上拉输出，要加输出限流电阻1K-1OK仅为输入/高阻P叼无效开 漏开 花DIP/SO6、LED模块1、P L 5-P L 7 控制8 个数码管(LED)DINTj一D O U T为了节省I/O 资源，选用了一片MAX 72 19。DIGO|TSEGD2、MAX7219 简介D IG 4 叵SEGDPGND7D IG 6 IT/U I/IX I/MSEGE*一种高集成化的串行输入/输出的共阴极LEM A

17、X 7219SEGCD显示D IG 2 7M A X 72211 9 V+驱动器；DIG 3 71 8 ISET*每片可驱动8位7段加小数点的共阴极数码D IG 7 叵1 7 SEGG管，与单GND叵1 6 SEGBDIG 5 w1 5 SEGFDIG1 叵1 4 SEGALO A D (OS)叵1 3 CLK片机相连仅需3 根线；*涉及BCD译码器、多位扫描电路、段驱动器、位驱动器和用于存放每个数据位的8X 8静态R A M 以及数个工作寄存器；*可以编程控制工作寄存器,可以使MAX7 2 19进入不同的工作状态。*控制信号：DIN为串行数据输入端,CIK为串行时钟输入端，LOAD为片选端；

18、*DIG O-DIG 7 为吸取显示器共阴极电流的位驱动线,其最大值可达5 0 0mA;*SEG A SEGG,D P 为驱动显示器7 段及小数点的输出电流，一般为40mA左右；*D O U T 为串行数据输出端，通常直接接入下一片MAX 7 2 19的 D I N端。在实验中使用的源程序：/test.c#include#i nc 1 u de#inc 1 ud e p 0 m 0=0;p 0m 1=0 x00;sbit p02=P0八 2；s b it pO3=POA3;sbi t pOO=P 0 A0；s b it p 01=P 0 Al;ex t e r n p id(in t kp,k

19、 i,k d,sp e c,yk);e xtern displ(unsign e d ch a r dat4)；有时候真的很无奈，就少了一点东西。就是出不来啦。，注意extern花了一天的时间，外加另建了一个项目。无语了e xtern di s p2(u nsigned c h ar dat4);没一个冒号;害了我老半天，特别注意了ext e m unsign e d int A DC_ T U RN 0 N(unsi g ned char speed,c hanl);extern voi d Dela y ms(void)；extern v o id d a c(u nsi g ned ch

20、 a r pwm)：e x t e rn v o i d disp_kp();ext e mo v o i d disp_ki()；exte r n ovoid d i sp_k d();u n s i gne d ch a r f 1 ag=l;vo i d d elay(unsigned i nt x);v o id main()int kp=O,ki=O,kd=O,spec=O,yk=O;un s i g ne d c ha r da;un s i g ned c h ar show04=0 x 0 0,0 x 01,0 x02,0 x03;unsigned i n t a=O,b=O;

21、w h ile(l)p03=0;a=ADC_TURNON(3,0);showOl 0 J=(un s i g ned c h a r)(a/10 0 0)；s h owO 1=(u nsigned ch a r)(a%1 0 0 0)/1 0 0);showO 2=(unsigned c h a r)(a%10 0 0)%100)/10);show03=(uns i gned c har)(a%1 0 0 0)%100)%1O);d i s p 1 (s howO);Del a yms()；b=ADC_TURNON(3,4);s h o w00=(un s igned c har)(b/100

22、0)；s h owO I J=(un s igned ch a r)(b%1 0 0 0)/1 0 0)；show0 2 =(unsig ned c h ar)(b%1 0 0 0)%1 0 0)/1 0);show03=(unsi g ned c h ar)(b%1000)%100)%1 0);di s p 2(s howO)；Delayms();kp=ADC_TURNON(3,3);k i=ADC_TURNON(3,2)；kd=ADC_TU RNON(3,1);spec=A DC_TURNON(3,0);yk=A D C_TURNON(3,4)；d a=p i d(kp/1 0 0,ki/

23、l 0,kd/10,s pec/IO,yk/l 0);d a c(d a);if(p 0 2=0&flag=l)fl a g+；dis p _ k p()；del a y(2 0)；)i f(p02=0&f 1 a g=2)f l a g +；di s p_k i();d e lay(2 0);if(pO 2=0&fla g=3)flag=l;disp_kd();delay(20);0/w hi 1 e 的终止o ma i n 的终止v oid de 1 a y(un s igned i nt x)u ns i g n ed int m,k;fo r(m=0；m V x;m+)for(k=0;

24、k 0 xffff;k+);)n=(uns i gne d c h ar)(b%100 0)/1 00)；)/d i sp.c 用来led显示结果#inc 1 ude#i nclu d e s bit Pl 5=P1 八 5;s b i t Pl 6=P 1A 6；sb i t P17=P 1A7;#d e f i ne d i n P17#d e fine lo a d P16#d e fi n e elk P 1 5#d e fi n e NoOp 0 x0 0#d e fine DigitO o 0 x 01#d efine Dig i tl 0 x0 2#d ef i ne Digi

25、t 2 O x 03#d e f in e Digit3 0 x0 4#de f i ne D ig it4。0 x05#d efine D ig it5。0 x06#d e f in e Di g it6 0。吹 0 7#defin e Dig i 17.0 x 0 8#d e f i n e D e codeMode 0 x0 9#d e fin e Intensit y 0 xOa#d e fi n e Sea n Limi t 0 x0 b#d e fi n e S h ut D own 0 xO c#d e fine Display Te s t Ox 0 fu n si g ne

26、d cha r co d e dispcode_ c har=0 x7e,0 x30,0 x6 d,0 x79,0 x 3 3,0 x 5b,0 x5f,0 x 7 0,0 x7f,0 x7b,0 x 0,0 x 1 ;e x ter n un s i g n ed i n t AD C _ T U RNO N(unsig n ed char speed,chanl);void MAX7219_Wr i te(uns i gned c h ar c om,unsigned char d a t);v o id De 1 a yms(v o id)unsi g n ed i n t a,b;fo

27、r(a=0;a 2 0；a+)fo r(b=0;b 1 0 0;b+);v o id MAX7219_Wr i t e(u n sig n ed c har com,u n s i(un s i g ned c h ar temp,i,j;。1 oad=0;oclk=0；f or(i=0;i i)!=0)0 D 6(jin=1;else。d i n=0;clk=l;fo r(j=0；j5;j+)；clk=0；)f o r(i=0;i8;i+)(temp=da t;o i f(temp&(0 x8 0 i)!=0)00ne d c h ar dat)din=l;oelse6d i n=0;clk

28、=l;6fo r(j=0；j5;j+);cl k=0;0)。1 oad=1;)void MAX 7 2 1 9nit()MAX 721 9 _Wr i te(S h u tD o wn,0 x 0 0)；D e la y ms();MA X72 1 9_Write(Shu t Dow n,0 x 0 1);MAX721 9_W r i t e(Deco deM ode,O xff);MAX72 1 9 _W r it e(I ntens i t y,0 xOa)；/In t e n sity R eg ister Form a tM AX7 2 19_Wr i t e(S c a n Limi

29、t,0 x07);void MAX7 2 1 9J n i tl()6MAX72 19_Write(ShutDown,0 x 0 0);D e laym s();MAX7219_W r i t e (S h utDown,0 x 0 1);MAX 7 219_W r ite(DecodeM o de,0 xOO)；oMAX72 1 9_Write(Inte n s i t y,0 x 0a);/I n tensit y Reg i s ter FormatoMAX72 1 9_Write(S c anLim i t,0 x0 7)；0Voi d di s pl(u n signed c har

30、 da t 4)。load=l;c 1 k=1;d i n=1;MAX 7 2 1 9_I n i t();/设 P l.0/P1.1/P1.2/P1.3/P1.4 为高阻输入，其他为 IOP 1 MO=OxlF;PlM l=0 x00；oMAX7219_W r i t e(Dig i t 0,datO)；MAX 7 219_Write(Digit 1,dat 1 )；MAX7 219_Wr i te(Dig i t2,dat 2)；M AX72 1 9_W rite(D ig i t3,dat 3);void disp2(u n s igne d char d at4)1 o a d=1;c

31、lk=1;din=l;。MAX7219_Ini t();PlMO=Ox 1 F;PlMl=OxO 0;。MAX7219_Write(D i git4,dat0);MAX 7 2 19 _Write(Dig i t5,dat 1);MAX 7 21 9_Wri t e(D i git6,d at 2);MAX7 2 19_Write(Di g i t7,da t 3);。vo i d dis p _kp()用于显示 k p,k i,kd 的值un s ig n ed i nt b;un s i g ne d char m,n,x,Y ；1 o a d=l;c 1 k=1；d in=1;0。MAX

32、7 219nitl();PlM O=O xlF；PIM 1=0 x0 0?MAX 7 219_W r i t e(Di g itO,0);MAX72 1 9_Wri t e(Dig i t l,0 x0F);oMAX7219_Writ e(Dig i t2,0 x 6 7);MAX7219_Write(Digit3,0);b=ADC_TURN 0N(3,3)；m=(u n s igned c h a r)(b/10 0 0);n=(u n signe d char)(b%l 0 0 0)/100)；x=(un s i gned c h a r)(b%1000)%100)/1 0)；y=(uns

33、 i gn edchar)(b%l 0 00)%1 00)%10);MAX7219_Write(D i g it4,d i spcode_cha r m);MAX7219_Write(D i git5,d i sp c ode_cha r n);oM AX 7 219_Write(D igit 6,di s p c o d e_ch a rx);MAX7219_Writ e(Digit 7,dispcode_charly);)ovoid d isp_ki()/用于显示 kp,k i,k d 的值(eu nsig n ed i n t b;u n signed ch a r m,n,x,y;40

34、ad=1;c 1 k=l;din=l;O 0MAX7219_Initl();oP 1 M0=0 xlF;PlMl=OxOO；oMAX72 1 9_Write(DigitO,O);MAX7219_Wr i t e(Dig i tl,0 x O F);oMAX72 1 9_Wr i te(Digit 2,0 x 3 0);MAX7 2 19_Wri t e(Digit3,0);。b=AD C _TURNON(3,2);。m=(unsig n e d c ha r)(b/1OO 0)；n=(u ns i gn e d c h a r)(b%1000)/1 0 0)；x=(u n signed cha

35、r)(b%1000)%100)/1 0);y=(un s igne d char)(b%1000)%100)%10);M AX7219_ Write(D i git4,dis p c o de_ ch a r m);oMAX72 1 9Wr i te(Digit5,d i spcode_char EnJ);oMAX721 9 _Write(D igit6,dis p code,c har x );MAX7219_W r i t e(D i gi t 7,dispcod e _charyj)；。ovo i d di s p_kd()/用于显示 kp,k i,kd 的值(uns i gned c

36、ha r m,n,x,y;u n s i g ne d int b；1 oa d=1;cl k=1;di n=1;MAX72 19_Initl()；P 1 M0=0 xlF;PlM l=0 x00；MAX 7 219_Writ e(D i gi t 0,0);MAX 7 219_Write(Digi t 1,0 xOF)；oM AX 7 21 9_W r ite(Digit 2,0 x3D)；MAX 7 2 19_Wri te(D i gi t 3,0);b=A D C_TURNON(3,1);m=(unsigned cha r)(b/10 0 0);n=(uns i gned char)(b

37、%1 0 00)/1 0 0)；x=(u n s i g n ed c h a r)(b%1 0 0 0)%10 0)/10)；y=(un s i gned char)(b%1000)%100)%10);MAX 7 2 1 9_ Write(D i g i t4,dispco d e _ch a r Em)；MAX7219_Wri t e(Digi t 5,d ispc o de_charnj);oMAX7219_Wr i t e(Digit 6,d isp c o d e.c h a r Lx);MA X72 1 9_Write(Digit7,di s pcode_ c h ary);/ad

38、c.c用来实现a d 转换的子程序#i nclude#i n elude e xtem void Del a yms(v oi d)；un s igned in t ADC_TURNON(u nsigned ch a r spee d,u ns i g ned c ha r chanl)(u n sign e d in t x,y,z;/整理 SPE EDs p e e d&=0 x 0 3;。s peed=s pe e d 5 ；。/整理通道chanl。c hanl&=0 x0 7；ADC_POWER 开ADC CONTR=0 x80；Dela y ms();加入转换速度S PEE D 1/

39、S P E EDOADC_CONTR|=speed；。/力 口 入通道C H S2/C H S1/C H S0ADC_C ONTR|=chanl；启动转换ADC_CONTR|=Ox0 8;Delayms();/查结束标志位if(AD C _CONT R&Ox 10)=0)/while 还是 i f 有待商榷复位 ADC_FLAGAD C_CONTR&=Oxef;x=ADC_DATA;x=x*4;y=ADC_LOW2&0 x03;z=x+y;r e t u r n (z);/da.cda转换子程序#in elude#i n c lude#inclu d e Mvo i d da c(unsign

40、 e d c h ar pwm)(CMOD=0X02;。CL=0;CH=0;。CCAPOL=0 x0 O-pwm；C C A POH=Ox 0 O-pwm;。CCAPM0=0X42;。CCAP 1 L=OxOO-pwm;。C C A P 1 H=OxOO-p w m;oCC APMl=0X42;CR=1;/pid.c pi d 算法程序#i nc 1 ude#include#i n c ludemm u 1 (i nt x,i nt y)；mad d(i n t x,int y);c h ar changel 6 _8(i nt w d);/y k=k p e k-ek_l +kits*e k

41、+kd/tsek-2*ek_l+e k_2Jchar pid(int kp,ki,k d,spec,y k /p i d 的系数，设定值spec由0 通道提供，实时的值yk 由4 通道提供int p,i,d,e k,ek_l,aek,ts=l,b e k,k,a k e,ck,c k _ 1 ;char i band=0 x50;t s=20;yk=k=p=i=d=O;e k=s p ec-y k;/erro rbek=ek-e k_ 1-aek;aek=ek-e k_ 1;if(a b s(ek)abs(iband)i=0;/判断积分分离？else i=(ek*ts)*k i;p=kp*ak

42、e；d=(k d/t s)*bek/1 000；/1 s 去单位为 lm sk=madd(i,p);k=m a d d(k,d);k=mmul(k,k p);k=k/l 0;ck=k+ck_ 1;ck=cha n ge 1 6_ 8(ck);c k_ 1=ck；ek_l=ek;ck=ck+0 x80;/r e t u r n c k；)in t chan g e326(i nt z,i n t t)(int s;i f(t=0)(if(z&0 x8000)=0)s=z；els e s=0 x 7ff f;)else if(t&Oxf f f f)=Oxffff)(i f(z&0 x80 0 0

43、)=0)s=0 x7fff;else s=z;)else i f(t&0 x8 0 0 0)=O)s=0 x7f f f;e Ise s=0 x8000；r e t u r n(s);)ch a r c h a n g e 1 6_8(in t w d)c h ar z,t,s;z=wd&0 x0ff;t=(wd8)&0 x0ff;if(t=0 x 0 0)(i f(z&0 x80)=0)s=z；els e s=0 x7f;)els e if(t&O x ff)=0 xff)(i f(z&Ox 8O)=O)s=0 x80;e Ise s=z;)els e if(t&0 x80)=0)s=0 x

44、 7 f；e ls e s=Ox 8 0;ret u m(s);i n t mmul(int x,in t y)(in t t,z;Ion g s;s=x*y;z=(i n t)(s&Ox 0 ffff);s=c h an g e32_ 1 6(z,t);re t urn(s)；)0oin t mad d(int x,int y)(n t t;o t=x+y;。i f(x=0&y =0)(if(t&Ox 800 0)!=0)t=O x 7f f f;e l s e i f(x=0&y=0)if(t&0 x8000)=0)t=0 x8000；ret u m(t)；)实验心得及小结：当初想不就是把

45、一个小球浮起来嘛，挺简朴的,可是实际操作时才知道要把这么一个小球扶起来还真是一件不容易的事啊。先不说电路设计，时间都花在了程序的调试上以及PID参数的调整上。可是到目前为止还没有把小球扶起来。还得继续努力了。虽然没有把小球浮起来,但是在这个过程中却是收获许多课本上学不到的知识。一方面是电路以及电路板的设计,虽然电路板不是我们设计的，但是通过别人设计的电路板自己也能学到不少东西，加之我们刚学过电路板的设计P rotel软件以及keilc5 1程序设计，可以把学过的知识应用于实践，事实也证明我们刚学过的知识还是很有用的。我们每个组的任务就是把各个模块组装在一起。完毕程序的设计，这个过程中大家一起努

46、力，一起调试，一起解决问题。其乐融融，收获不仅是知识方面的尚有大家的友谊。由于刚学 过 p rot el,所以电路不是多大的问题，程序设计花了一些时间，总是不断的调试不断的修改程序，有时搞了半天也调好只通过goog 1 e 查找资料，就这样不断的go。g le 终于还是把程序搞定了，看着自己完毕的程序，虽然不是很长，但是也是自己辛辛劳苦写出来的，还是充满了欣慰。这次开放性实验让我们在课堂上学到的知识应用到了实际中，使我们真正的结识到了理论和实际的差距，同时用理论指导实践，从实践中学到知识，收获良多，希望学校多组织这样的开放性实验，让更多的同学能把知识应用于实践，从实践中学到更多的知识。实脸感想

47、通过本次实验，使我接触到许多课堂上很难学到的知识，极大地增长了我们的见识，学到了很多非常实用的技术，更进一步理解了 P id控制的基本原理，这对我们技能的提高是大有裨益的。同时,作为团队的一员，充足感受了团队合作的快乐。具体来讲,实验的内容涉及磁悬浮水球模型的建立、基本模型参数的计算、水球高度的控制模块设计。通过实验过程，深刻体会了一个典型机电产品开发的基本流程。学会了根据实聆现象分析实验问鼠并解决间题的一般过程。在一定意义上讲，实聆过程基本就是解决问题的过程。在这个过程中，徐老师给于了我们最真诚的帮助和不伏倦的教导,同时提供应我们充足发挥才干的机会与平台，指导形成了我1 一个学习型的团队。我

48、心的以长徐学卫同学做了大量细致的工作，作为团队的一员，从队长身上学到对待实验一影不荀的科学严谨态度，我想这些品质都是非常珍贵的。通过一学期的探索学习，使我对于碳悬浮原理及控制方面的结识有了较为深刻的理解，下面是我关于本次实验的一些思考。(1)成绩是显著的。作为一个典型的机电产品，其开发过程非常具有代表性,极大的提高了我1的动手能力、学习能力，体味了所谓研发产品的科学内涵。互相交流学习的过程中，每一位队员都感觉收获颜多。集中学习了单片机方面的知识,并就Pid控制算法设计进行了较为合理的应用。(2)实验过程中的问题。始一困扰我们的问题就是在小球平衡位置p id参数的寻找上。虽然对程序的算法进行了不断的改善，不断的探索，但最终的实验结果还是不能令人满意。再者，实哈的分工上不太明确，导致队长的实验任务过大，这几乎影响了我们实脸的进度。(3)关于教学实聆的些思考。作为课外创新实验，可以说我们学校对学生动手实践能力的培养方面做了一次大胆的尝试，同时也是一次奔懵。把几个志趣相同的同学集中到一起，充足发挥各自的才干，完毕一项系统设计。我想，不管实验结果的成功或是失败，这种探索的机制是非常积极的，是值得肯定的。