直线电机倒立摆(U型)

板球系统

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滑轨小车

直线电机倒立摆实验对象

直线电机二阶系统实验对象


直线电机倒立摆(U型)是一款多功能自动控制理论实验装置,既可以作为倒立摆系统,又可以安装弹簧,成为柔性倒立摆,还可以卸载摆杆组件,成为二阶系统的实验对象。该系统非常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。直线电机倒立摆(U型)是单输入单输出系统,输入量为小车的加速度,输出量为小车位移。通过设计控制器控制小车的位移,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。

直线电机倒立摆(U型)采用工业级直线电机作为驱动方式,实验系统建模准确,可控性和动态响应特性优秀,非常适合学生学习和实验。


系统特性


●  直线电机倒立摆(U型)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(U型)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。

直线电机二阶系统以附带配重块及拉力弹簧的直线电机动子(小车)为被控对象,通过控制小车在滑轨上的位移,使学生了解和掌握自动控制理论的基本原理和应用方法。直线电机二阶系统是一个典型的单输入、单输出系统,输入量为小车的加速度,输出量为小车位移。被控对象模型为二阶欠阻尼系统(无阻尼系统)。


Matlab Simulink 二阶系统控制模型

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-LM-01

直线电机一级倒立摆(U型)

直线电机运动模组(U型)本体

一级摆组件

二阶系统组件

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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