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1、深圳市元创兴科技有限公司 产品介绍便携式倒立摆便携式倒立摆 REI-LIP-SREI-LIP-S1.1.应用介绍应用介绍: :倒立摆系统是一个非线性自然不稳定系统, 是进行控制理论教学及开展各 种控制实验的理想实验平台。许多抽 象的控制概念如控制系统的稳定性、 可控性、系统收敛速度和系统抗干扰 能力等，都可以通过倒立摆系统直观 的表现出来。除教学用途外，倒立摆 系统的高阶次、不稳定、多变量、非 线性和强耦合等特性使得许多现代控 制理论的研究人员一直将它视为研究 对象。他们不断从研究倒立摆控制方 法中发掘出新的控制方法，并将其应 用于航天科技和机器人学等各种高新科技领域。2.2.产品说明产品说明
2、: :由元创兴科技有限公司开发的便携式一级直线运动倒立摆采用一体化设 计结构;开放的控制解决方案和模块化的实验平台，全方位满足本科生自动控制 理论基础课程的教学和研究需要。特点特点: 1 一体化结构一体化结构: 机械本体及控制器都放置在仪器箱中,体积 小巧.2.安装方便安装方便,系统可靠系统可靠:使用时只需要打开箱盖,插上网线,将摆杆 固定杆竖起即可以使用,不需要其他安装工 作.3.系统可靠系统可靠,信价比高信价比高:由于选择都是工业上产品部件,器件不裸露,所 以可靠性高,适合本科学生多批次重复使用, 同时价格较低.4.开放式平台开放式平台,基础教学为主基础教学为主: 采用开放式结构,以 WI
3、NDOWS 平台为主,适合教学与研究需要;为配合本科课程实验需要,开设了一系列针对该课程的实验内容.实验内容丰深圳市元创兴科技有限公司 产品介绍富,贴切.3.3.倒立摆的控制目标倒立摆的控制目标倒立摆的控制问题就是使摆杆尽快地达到一个平衡位置，并且使之没有大的振荡和过大的角度和速度。当摆杆到达期望的位置后，系统能克服随机扰动而保持稳定的位置。 4.4.倒立摆的控制方法倒立摆的控制方法倒立摆系统的输入为小车的 位移（即位置）和摆杆的倾斜角度 期望值，计算机 在每一个采样周期中采集来自 传感器 的小车与摆杆的实际位置信号，与期望 值进行比较后，通过控制 算法得到控 制量，再经数模转换驱动直流电机实
4、现 倒立摆的实时控制。 直流电机通过皮带 带动小车在固定的轨道上运动，摆杆的 一端安装在小车上，能以此点 为轴心 使摆杆能在垂直的平面上自由地摆动。 作用力 u 平行于铁轨的方向作用于小车， 使杆绕小车上的轴在竖直平面内旋转， 小车沿着水平铁轨运动。当没有作用力 时，摆杆处于垂直的稳定的平衡位置（竖直向 下）。为了使杆子摆动或者达到竖直向 上的稳定， 需要给小车一个控制力，使其在轨道上被往前或朝后拉动。深圳市元创兴科技有限公司 产品介绍5.5.实验设备技术参数实验设备技术参数序号技 术 类 别 技术参数有效行程 420mm最大速度 3m/s1运动参数摆杆长度 300mm电机类型 直流伺服电机控
5、制模式 速度控制模式 (模拟量)控制方法 单板机+电机2驱动方式传动方式 同步带反馈通道 2 个3反馈参数反馈元气件 500 线编码器4通讯方式 RS232/以太网电源 220V/1A外型尺寸 620X350X200mm重量 12KG5整机参数包装 铝合金仪器箱6标配附件1 光盘 1 张 2 3M 网线 1 根 3 220V 电源线 1 根 6.6.实验内容目录实验内容目录为学校提供完整实验指导书，结合学校课程实际有选择的开设配套实验。1 1运动控制基础实验运动控制基础实验 1.1 编码器原理 1.2 编码器使用实验 1.3 电机控制概述 1.4MATLAB SIMULINK 环境下电机控制实
6、现 1.5 DOS、WINDOWS 环境下电机控制实现 2 2直线一级倒立摆建模、仿真及实验直线一级倒立摆建模、仿真及实验 2.1直线一级倒立摆物理建模和可控性分析 2.2系统阶跃响应实验 2.3直线一级倒立摆根轨迹控制实验 2.3.1 根轨迹分析 2.3.2 根轨迹校正及仿真 2.3.3 根轨迹校正实时控制实验 2.4直线一级倒立摆频率响应控制实验 2.4.1 频率响应分析 2.4.2 频域控制器设计 2.5直线一级倒立摆 PID 控制实验深圳市元创兴科技有限公司 产品介绍2.5.1 PID 控制分析 2.5.2 PID 控制参数设定及仿真 2.5.3 PID 控制实时控制实验 2.6状态空间极点配置控制实验 2.6.1 状态空间分析 2.6.2 极点配置及仿真 2.6.3 极点配置控制实验 2.7线性二次最优控制 LQR 控制实验 2.7.1 线性二次最优控制 LQR 基本原理及分析 2.7.2 LQR 控制参数调节及仿真 2.7.3 直线一级倒立摆 LQR 控制实验 2.8模糊控制实验 2.9一级倒立摆自动摆起控制实验
