1. 研究目的与意义（文献综述）

随着科学技术的飞速发展，电磁技术的应用更是渗透到了我们生活的方方面面。小到我们经常使用的耳机，手机，大到发电厂和磁悬浮列车的应用都离不开电磁技术。磁悬浮技术更是电磁技术中的新兴力量，也为传统行业注入了新的生命，例如磁悬浮磨削主轴的研究^[2]，让传统的车床能够有更高的转速和稳定性以及更小的噪声。

目前磁悬浮轴承与磁悬浮列车是国内外研究较多的两类磁悬浮技术产品^[16]。对于这两个研究方面而言磁悬浮技术具有的共同的优点是速度快、噪声低、清洁去污染、节约能源，而对于磁悬浮轴承而言，磁悬浮技术更是有占地少、定位精度高、无机械磨损等优点。所以磁悬浮技术目前主要是应用在了工业领域和轨道交通领域。而对于普通百姓的生活领域，磁悬浮技术便是很少涉及，使得那些非专业人员很难接触到磁悬浮装置，故而也难以将这种最新的技术普及到更多的人知道。

磁悬浮地球仪便是一个很好的能够传播磁悬浮常识的载体，这种装置也越来越受到更多研究人员的关注，目前也有了一些大型的磁悬浮地球仪装置在各地的科技馆中展出吸引了一些学生前去参观。然而，这些在科技馆中展出的磁悬浮地球仪都被围了起来，参观者不能更加具象地了解这种装置，也很难对这种技术产生更多的兴趣，不利于磁悬浮技术的传播。并且，这种装置目前都是转轴垂直的磁悬浮球体也就是说这种地球仪中的球体在人们的视线中是垂直的。这与平时我们常见的地球仪有着明显的不同因为常见的地球仪的旋转轴是与水平面是有一定的夹角的。所以转轴垂直的地球仪是不符合自然规律的，这不利于正确知识的传播，可能会给学生产生错误的指导作。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究的内容

设计一种磁悬浮地球仪装置，并增加倾斜旋转，且能够稳定悬浮，进行电磁结构设计、控制悬浮的pid控制电路^[8]设计。期望使用一定的控制策略保证转轴在有轻微的扰动下能够依然恢复并保持稳定。

为了实现课题的目标，研究的主要内容包括一下几个方面：

3. 研究计划与安排

1-3周 :查阅国内外文献资料，全面了解相关理论与技术，知道自己设计的目标成果，对所查阅的资料进行汇总，提出不懂的问题，及时与老师沟通撰写并完成开题报告。

4-5周 :整理所搜集的资料和查阅相关手册，初步制定总体方案，并进行草图的绘制，明确完成悬浮所要达到的要求，并初步设计转轴的结构向老师汇报方案构思，确定其可行性。

6-10周 :查阅相关手册及资料，学习stm32单片机的使用方法，在电脑上使用proteus软件完成电路的设计，并搭建硬件平台。总结设计经验，遇到问题及时请教老师。

4. 参考文献（12篇以上）

[2]胡业发,周祖德.磁力轴承的基础理论及应用[m].北京:机械工业出版社,2006.

[3]刘金琨.先进pid控制及其 matlab仿真[m].北京:电子工业出版社,2003

[4]刘小静,吕辉榜,卢长明.单自由度磁悬浮小球支承性能研究[j].煤矿机械,2008.