Adapting a maglev system for the ball and beam control

This thesis builds upon a previous project developed in collaboration with the Norwegian University of Science and Technology (NTNU), which focuses on the design and control of a magnetic levitation (maglev) platform. The original work, documented in the bachelor thesis "Magnetic Levitation System: Design, Prototyping and Testing of a Digital PID Controller", describes the development of a mathematical model and MATLAB simulation for the system, including stability analysis, PID controller design, and a discussion of its limitations. The goal of this thesis is to adapt the existing maglev system to control a ball and beam setup by attaching the beam to the levitating magnet. The work begins by modeling the ball and beam system, deriving its equations of motion, and linearizing them around the equilibrium point. It then briefly revisits the maglev model developed by the NTNU students, which describes the interaction between the solenoid-based platform and the levitating magnet. Finally, the two models are combined, and the feasibility of controlling the coupled system is investigated, with a focus on controller design and system behavior.

Questa tesi si basa su un progetto precedente sviluppato in collaborazione con la Norwegian University of Science and Technology (NTNU), incentrato sulla progettazione e il controllo di una piattaforma a levitazione magnetica (maglev). Il lavoro originale, documentato nella tesi di laurea "Magnetic Levitation System: Design, Prototyping and Testing of a Digital PID Controller", descrive lo sviluppo di un modello matematico e di una simulazione in MATLAB del sistema, inclusa l’analisi di stabilità, la progettazione del controllore PID e una discussione delle sue limitazioni. L'obiettivo di questa tesi è adattare il sistema maglev esistente per controllare un sistema ball and beam, fissando l'asse al magnete in levitazione. Il lavoro inizia con la modellazione del sistema ball and beam, derivandone le equazioni del moto e linearizzandole intorno al punto di equilibrio. Viene poi brevemente ripreso il modello del maglev sviluppato dagli studenti della NTNU, che descrive l'interazione tra la piattaforma a solenoidi e il magnete in levitazione. Infine, i due modelli vengono combinati e si analizza la possibilità di controllare il sistema accoppiato, con particolare attenzione alla progettazione del controllore e al comportamento del sistema.