直线电机一级倒立摆(圆筒型)

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直线电机一级倒立摆(U型)

 

产品介绍


        直线倒立摆是一款经典的自动控制理论实验装置,适合自动控制及相关专业的本科、研究生等学习经典控制理论和现代控制理论之用。直线一级倒立摆是单入双出系统,输入量为小车的加速度,输出量为摆杆角度和小车位移。通过设计控制器控制摆杆角度和小车位移,使学生理解和掌握自动控制理论的基本原理和应用方法;通过选择不同方法,确定不同参数,观察不同的实验效果,可以深入理解控制方法之间的差异以及参数对控制系统性能指标的影响。

全新的直线电机倒立摆系统采用先进的圆筒型直线电机作为驱动方式,代替了之前的传动控制方式。因此,实验系统的建模会更加准确,可控性和动态响应特性会更加优秀。此款实验装置将激发学生学习和实验的极大兴趣。

系统特性


圆柱型直线电机采用精密的光栅尺反馈,所以系统模型更加直观,建模和实验平台一致性更好。学生在学习的时候可以更加清晰的理解机电系统的运动模型。 

学生通过Matlab可以设计并实验PID控制、根轨迹法、LQR控制算法和其它自动控制算法。通过选择不同方法,确定不同参数,观察不同的实验效果,可以深入理解控制方法之间的差异以及参数对控制系统性能指标的影响。

学生用DSP、ARM、FPGA、MCU或其它实时控制平台,将Matlab环境下完成的算法构建成自己的控制器来控制倒立摆系统。

控制原理


直线电机倒立摆是一个典型的单输入、双输出系统,输入量为小车的加速度,输出量为摆杆角度和小车位移。通过摆杆铰链后方的编码器和滑动小车的光栅编码器,可以测量摆杆偏离法线的角度和小车的左右位移。通过设计合适的控制器来计算出滑动小车的控制量,控制直线电机运动,可以使摆杆保持垂直向上,并且小车位于滑轨设置的平衡点。下图为直线倒立摆系统基于LQR控制算法设计的控制模型。

Matlab Simulink LQR控制算法示例

实验内容


● 系统建模和稳定性分析

● 根轨迹校正、PID校正、频域法校正

根轨迹复合法校正、PID复合法校正、频域复合法校正

● 状态反馈控制

● 不同状态下状态反馈控制效果比较

 LQR控制

● 倒立摆自动起摆控制

订购指南


 

产品名称

产品型号

产品参数

直线电机一级倒立摆

(圆筒型)

GLIP3001-LM-03

运动控制器:通过CE认证,PCI插卡式,可控制轴数4轴,控制伺服周期为200um,脉冲最大输出频率1MHz;;轴通道增量式编码器输入4路,四倍频,最大频率8MHz;辅助增量式编码器输入4路,四倍频,最大频率8MHz;模拟量输入8路,输入范围±10V,分辨率12bit,模拟量输出4路,输出范围±10V,分辨率16bit;数字量输入16路,光耦隔离,输入电压+12~+24DCV,输入电流3.7~7.6mA,隔离电压5000V RMS;数字量输出16路,最大输出电流30mA;每轴带专用的正负限位、Home信号、驱动报警信号、驱动使能信号,驱动复位信号及编码器Index高速捕获信号;提供运动控制DOS系统下的函数库,Windows系统下的VC、VB及Delphi动态链接库,支持S-曲线模式、梯形曲线模式、速度控制模式及电子齿轮模式,支持点位运动、同步运动、PT运动、PVT运动、多轴同步运动、圆弧插补运动及直线运动及多轴协调运动轨迹速度规划。

本体:摆杆长度400mm;摆杆质量0.105kg;滑块质量1.7kg;直线电机编码器分辨率10000Pulse/r,旋转编码器分辨率2400pulse/r,最大加速度10m/s2,最大速度1.5m/s,伺服控制周期200us,电机节距10mm,尺寸620mm×95mm×415mm

软件:Windows7 32位操作系统,基于Matlab/Simulink的GTBox工具包及ServoStudio驱动器软件

配置电脑要求:Windows XP/Windows 7 32位/64位,带1个空闲PCI插槽(电脑非标配,需客户自购)

 

 

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