Regulace laboratorního modelu magnetické levitace řídicím systémem REXYGEN

Abstract

Tato bakalářská práce se zabývá návrhem a realizací laboratorního modelu magnetické levitace s regulací polohy permanentního magnetu. Práce vychází z existující úlohy MagnetoShield, která byla dále upravena a rozšířena pro potřeby experimentálního řízení a výuky.

V rámci práce byl proveden návrh elektronického schématu, výběr vhodných součástek, návrh plošného spoje a mechanických částí zařízení včetně 3D modelování. Dále byla realizována implementace řídicího algoritmu v prostředí REXYGEN na platformě Raspberry Pi. Pro řízení polohy magnetu byla navržena a implementována kaskádní regulační struktura tvořená vnější polohovou PID smyčkou a vnitřní proudovou PI smyčkou.

Součástí práce je také návrh regulátoru, vytvoření vizualizačního rozhraní pro řízení a monitorování laboratorního modelu a vyhodnocení kvality regulace na základě naměřené přechodové charakteristiky. Výsledkem práce je funkční laboratorní modul schopný stabilně řídit levitaci permanentního magnetu, včetně možnosti jeho ovládání a sledování provozních veličin prostřednictvím vizualizačního rozhraní.

This bachelor's thesis deals with the design and implementation of a laboratory magnetic levitation model with position control of a permanent magnet. The thesis is based on the existing MagnetoShield task, which was further modified and extended for the purposes of experimental control and educational use.

As part of the thesis, the electronic schematic design, selection of suitable components, printed circuit board design, and mechanical parts design including 3D modeling were carried out. Furthermore, the control algorithm was implemented in the REXYGEN environment on the Raspberry Pi platform. For position control of the magnet, a cascade control structure consisting of an outer position PID loop and an inner current PI loop was designed and implemented.

The thesis also includes controller design, creation of a visualization interface for control and monitoring of the laboratory model, and evaluation of control quality based on the measured step response. The result of the thesis is a functional laboratory module capable of stable permanent magnet levitation control, including the possibility of control and monitoring of operating variables through the visualization interface.