直线一级倒立摆

直线二级倒立摆

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直流伺服

直线倒立摆光滑的水平导轨上有一个小车,小车垂直向上铰链一根摆杆,摆杆可以在垂面内做自由转动,铰链后方有一个编码器可以测量摆杆偏离法线的角度。小车通过同步带和导轨一端的电机相连,电机转动可以带动小车沿水平方向左右运动,电机后端有一个编码器可以测量小车左右移动的位移。把小车位移和摆杆角度反馈入控制器,计算出控制量,控制电机转动,可以使摆杆保持垂直向上,而且小车位于滑轨中心位置。

直线一级倒立摆重心在上,支点在下,其控制类似于飞行中的静不稳定导弹、直立行走的机器人、平衡车等模型。


系统特点


 工业理念指导设计,完全采用工业级零部件制造

  只需增减摆杆组件,即可实现同类倒立摆单级与多级之间的转换

  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


直线倒立摆实验项目覆盖了自动控制理论中的机理法建模、时域法分析和校正、根轨迹法分析和校正、频域法分析和校正、复合校正、状态空间分析和状态反馈六部分内容。适合于自动控制及相关专业本科、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。

在电机类专业中,当考虑电机的电压为输入量、转速和扭矩为输出量时,电机也是一个单入双出系统,其多环反馈的控制思想类似于直线一级倒立摆按扰动补偿的复合校正的思想。作为典型的控制理论实验平台,基于单入双出模型的复合校正实验项目,亦可以作为电机类相关专业电机控制算法的研究平台。


直线一级倒立摆模型


Matlab Simulink 实时控制界面示例


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

GLIP2001

直线一级

倒立摆系统

直线运动组件

一级摆组件

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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