球桿系統

直線電機一級倒立擺(U型)

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磁懸浮系統

 

產品介紹


        球桿系統是為自動控制、機械電子、電氣工程等專業的基礎控制課程而設計的教學實驗設備,因具有開環不穩定的特性,需要設計控制器才能控制小球的位置,可滿足自動控制原理、現代控制工程等課程的實驗要求,也可以作為電機學、電機與拖動、模式識別等課程的實驗設備。球桿系統是進行控制理論教學及開展各種控制試驗的理想平臺,許多抽象的概念如控制系統的穩定性、可控性、系統的收斂速度和系統的抗干擾能力等,都可以通過球桿系統直觀的表現出來。迄今,人們己經利用經典控制理論、現代控制理論以及各種智能控制方法實現了對球桿系統的控制。

        球桿系統實驗軟件采用MATLAB/Simulink+DAQ接口軟件實現,方便用戶進行各項基礎實驗以及算法開發。

系統特性


l  學生通過Matlab軟件平臺下的實驗課程可以深刻的理解PID校正、根軌跡法校正、頻域法校 

    正、狀態反饋控制

l  采用固高GTS運動控制器,可以實現實時的位置采集和伺服系統控制

l  平衡桿中部支撐設計,具有較大的輸入量范圍,快速響應特性好

l  數學建模時考慮了多種非線性因素,階躍響應仿真和實際控制曲線接近性能好 

控制原理


  小球可以在平衡桿上自由地滾動,在平衡桿上的凹槽內,有一線性的電阻傳感器用于檢測小球的實際位置,平衡桿的一端通過轉軸固定,另一端可以上下轉動,通過控制直流伺服電機的位置,帶動皮帶輪轉動,通過傳動機構就可以控制平衡桿的傾斜角。直流伺服電機帶有增量式編碼器(1000P/R),可以檢測電機的實際位置,當平衡桿偏離水平的平衡位置后,在重力作用下,小球開始沿平衡桿滾動。把小球的實際位置反饋給控制器計算出控制量,控制電機轉動位置,可以使小球定位在平衡桿的任意位置。球桿系統結構簡單,現象明顯,是典型的控制理論實驗設備。

Matlab Simulink 根軌跡控制算法示例

實驗內容


l 系統建模和穩定性分析

l  PID控制器設計

l 根軌跡法控制器設計

l   頻域法控制器設計

l   狀態反饋

l   LQR校正

訂購指南


 

產品名稱

產品型號

產品參數

球桿系統

GBB2004

運動控制器:通過CE認證,PCI插卡式,可控制軸數4軸,控制伺服周期為125um,插補周期250um,PID控制周期125um,編碼器采樣周期125um,模擬量輸出刷新周期125um,脈沖最大輸出頻率1MHz;軸通道增量式編碼器輸入4路,四倍頻,最大頻率8MHz;輔助增量式編碼器輸入4路,四倍頻,最大頻率8MHz;模擬量輸入8路,輸入范圍±10V,分辨率12bit,模擬量輸出4路,輸出范圍±10V,分辨率16bit;數字量輸入16路,光耦隔離,輸入電壓+12~+24DCV,輸入電流3.7~7.6mA,隔離電壓5000V RMS;數字量輸出16路,最大輸出電流30mA;每軸帶專用的正負限位、Home信號、驅動報警信號、驅動使能信號,驅動復位信號及編碼器Index高速捕獲信號;提供運動控制DOS系統下的函數庫,Windows系統下的VC、VB及Delphi動態鏈接庫,支持S-曲線模式、梯形曲線模式、速度控制模式及電子齒輪模式,支持點位運動、同步運動、PT運動、PVT運動、多軸同步運動、圓弧插補運動及直線運動及多軸協調運動軌跡速度規劃。

本體:外形尺寸:500mm×200mm×350mm;鍍銀小球直徑30mm,小球有效控制行程400mm;小球位置控制精度:±1mm;驅動方式:直流伺服電機;同步帶減速比1:4;電機功率70W;編碼器線數:1000pulse/r;線性電阻尺長度400mm;精度±0.5%;最大傾角 30°。

★提供軟件:Windows7 32位操作系統,基于Matlab/Simulink的GTBOX工具包及Easy-Motion/Setup軟件

配置電腦要求:Windows XP/Windows 7 32位/64位,帶1個空閑PCI插槽(電腦非標配,需客戶自購)

 

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