YGP-6252 # Magnetschwebeexperiment

Die Magnetschwebetechnik ist eine grundlegende mechatronische Disziplin, die Elektromagnetismus, elektronische Technologie, Regelungstechnik, Signalverarbeitung und Dynamik integriert. Der Fortschritt in der elektronischen Technologie, der Steuerungstechnik, der Signalverarbeitung, der elektromagnetischen Theorie und neuartigen elektromagnetischen Materialien hat die Magnetschwebetechnik vorangetrieben und ihre weit verbreitete Anwendung in zahlreichen Bereichen ermöglicht. Dazu gehören Magnetschwebebahnen, aktive Magnetlager, Magnetschwebewaagen, Magnetschwebetransportgeräte, Magnetschwebe-Messinstrumente und Magnetschwebe-Roboterhandgelenke, wobei Magnetschwebebahnen das bekannteste Beispiel sind. Der Betrieb einer Magnetschwebebahn umfasst hauptsächlich Schwebe- und Antriebssubsysteme. Dieses Experiment konzentriert sich auf das Levitationssubsystem und seine Steuerung. Der Versuchsaufbau ermöglicht eine weitreichende, einstellbare, stabile Magnetschwebebahn, die externe Krafteinwirkungen während der Prüfung eliminiert und eine genaue Messung der Systemgleichgewichtseigenschaften ermöglicht. Die PID-Steuerungsparameter sind unabhängig voneinander einstellbar und bieten Benutzern eine reaktionsfähige Engineering-Prototyp-Plattform, mit der sie mehr über die am weitesten verbreitete Steuerungsstrategie in der Automatisierung lernen können: die PID-Steuerung.

1. - Verstehen Sie Methoden zur Magnetkreisanalyse, um vereinfachte Systemmagnetkraftberechnungen durchzuführen.
   - Verstehen Sie die Funktionsprinzipien von Wirbelstrom-Wegsensoren und charakterisieren Sie deren Ausgangsverhalten.
   - Bewerten Sie unter schwebenden Bedingungen die Gleichgewichtseigenschaften einer Stahlkugel und untersuchen Sie die gegenseitigen Abhängigkeiten zwischen Magnetkraft, Strom und Spaltabstand.
   - Erwerben Sie Kenntnisse über die PID-Regelungsprinzipien für die Magnetschwebebahn und erläutern Sie den Einfluss einzelner P-, I- und D-Parameteranpassungen auf die Schweberegelleistung.
   - Demonstrieren Sie die automatische Steuerung der Schwebehöhe und präsentieren Sie das Schweben unregelmäßig geformter Objekte.

1. - Nutzt Wirbelstrom-Positionssensoren für eine stabile Schwebehöhensteuerung.
   - Verwendet PID-Steuerungstechnologie für präzise und stabile Schwebegenauigkeit.
   - Erzeugt mithilfe von Elektromagneten Magnetfelder mit dynamischen Hochgeschwindigkeitsanpassungen der Feldstärke basierend auf Feedback-Positionsinformationen.
   - Erzielt einen präzise stabilen Schwebespalt, geeignet für hochpräzise Steuerungsanwendungen.
   - Alle Levitationsparameter sind einstellbar, was den Schülern das Verständnis der Magnetschwebeprinzipien erleichtert.
   - Demonstriert das Schweben unregelmäßig geformter Objekte und bietet erhebliche Erweiterbarkeit und ansprechende Neuheit.