直线电机一级倒立摆

直驱球杆系统

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电机驱动试验箱


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柱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

●  PID控制器设计,根轨迹法控制器设计

●  频域法控制器设计

●  状态空间分析法控制器设计等

 

订购指南



产品型号

产品名称

标准配置

GLIP3001

直线电机

倒立摆系统

直线电机倒立摆本体

GT-400 PCI 运动控制卡

电气控制单元及连接线缆

Googol 仿真实验平台

 


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