球杆系统

直线电机一级倒立摆(U型)

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磁悬浮系统

 

产品介绍


        球杆系统是为自动控制、机械电子、电气工程等专业的基础控制课程而设计的教学实验设备,因具有开环不稳定的特性,需要设计控制器才能控制小球的位置,可满足自动控制原理、现代控制工程等课程的实验要求,也可以作为电机学、电机与拖动、模式识别等课程的实验设备。球杆系统是进行控制理论教学及开展各种控制试验的理想平台,许多抽象的概念如控制系统的稳定性、可控性、系统的收敛速度和系统的抗干扰能力等,都可以通过球杆系统直观的表现出来。迄今,人们己经利用经典控制理论、现代控制理论以及各种智能控制方法实现了对球杆系统的控制。

        球杆系统实验软件采用MATLAB/Simulink+DAQ接口软件实现,方便用户进行各项基础实验以及算法开发。

系统特性


l  学生通过Matlab软件平台下的实验课程可以深刻的理解PID校正、根轨迹法校正、频域法校 

    正、状态反馈控制

l  采用固高GTS运动控制器,可以实现实时的位置采集和伺服系统控制

l  平衡杆中部支撑设计,具有较大的输入量范围,快速响应特性好

l  数学建模时考虑了多种非线性因素,阶跃响应仿真和实际控制曲线接近性能好 

控制原理


  小球可以在平衡杆上自由地滚动,在平衡杆上的凹槽内,有一线性的电阻传感器用于检测小球的实际位置,平衡杆的一端通过转轴固定,另一端可以上下转动,通过控制直流伺服电机的位置,带动皮带轮转动,通过传动机构就可以控制平衡杆的倾斜角。直流伺服电机带有增量式编码器(1000P/R),可以检测电机的实际位置,当平衡杆偏离水平的平衡位置后,在重力作用下,小球开始沿平衡杆滚动。把小球的实际位置反馈给控制器计算出控制量,控制电机转动位置,可以使小球定位在平衡杆的任意位置。球杆系统结构简单,现象明显,是典型的控制理论实验设备。

Matlab Simulink 根轨迹控制算法示例

实验内容


l 系统建模和稳定性分析

l  PID控制器设计

l 根轨迹法控制器设计

l   频域法控制器设计

l   状态反馈

l   LQR校正

订购指南


 

产品名称

产品型号

产品参数

球杆系统

GBB2004

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125um,插补周期250um,PID控制周期125um,编码器采样周期125um,模拟量输出刷新周期125um,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:外形尺寸:500mm×200mm×350mm;镀银小球直径30mm,小球有效控制行程400mm;小球位置控制精度:±1mm;驱动方式:直流伺服电机;同步带减速比1:4;电机功率70W;编码器线数:1000pulse/r;线性电阻尺长度400mm;精度±0.5%;最大倾角 30°。

★提供软件:Windows7 32位操作系统,基于Matlab/Simulink的GTBOX工具包及Easy-Motion/Setup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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