基于 COMSOL 和 Simulink 的电磁铁悬浮控制系统设计：PID算法应用、模型构建及参数优化

简介：
本研究结合COMSOL和Simulink软件，设计了一套电磁铁悬浮控制方案，并采用PID算法进行模型构建与参数优化，以实现高效稳定的悬浮效果。 本段落档围绕电磁铁与U型衔铁系统的仿真控制展开，介绍了在COMSOL和Simulink软件中实现联合控制的详细流程，旨在达成衔铁稳定悬浮控制的目标。 1. **模型构建**：首先，在COMSOL中创建3D模型并选择“磁场，无电流（mfnc）”物理场接口。使用基本几何形状构建电磁铁和U型衔铁，并设置各部分尺寸及初始间隙为15毫米。接下来添加所需材料并分配属性，设定物理场参数如电流激励、边界条件等，并进行网格划分，重点细化关键区域。 2. **求解与连接**：根据需求选择稳态或瞬态求解方式配置求解器后计算结果。同时，在COMSOL中定义传递给Simulink的变量，在Simulink中搭建PID控制算法模型以实现数据交互，并将新的电流值反馈回COMSOL调整电磁铁电流。 3. **附加需求实现**：若需延长衔铁长度，则需要修改几何形状、重新划分网格和求解设置；设定初始速度向量时，应将问题类型设为瞬态并输入相应的初速条件。通过调节PID参数及优化电磁铁布局等方式确保稳定控制电磁力。 4. **结果分析**：完成求解后，在COMSOL中查看电磁场分布、衔铁位移等信息，并检查其悬浮位置是否保持在8毫米处，以此评估系统的稳定性与性能表现。