ziia旋转式倒立摆的系统使用

1、1 / 23目录、八前言一、XZ-IIA旋转式倒立摆概述1.1系统总体结构1.2机械结构1.3硬件部分1.4软件部分二、XZ-IIA旋转式倒立摆的系统使用2.1注意事项2.1.1开机注意事项2.1.2装配电脑的要求2.1.3使用注意事项2.2系统使用2.2.1开机操作与电位器零位的调整方法2.2.2系统操作与维护三、XZ-IIB、XZ-IIC型倒立摆的操作讲明3.1随动系统的机械改装讲明3.2 XZ-IIC型倒立摆操作讲明2 / 233.3 XZ-IIB型倒立摆操作讲明3 / 23现代科技进展，推动传统教学方式的改革，迫使教学着眼培养 学生的制造能力和实际操作能力。一流的教学实验设备为学生掌握

2、 所学知识提供可靠保证，使之能更好更快地运用到社会生产实践中 去。科大创新股份有限公司自动化分公司研制的XZ-H型旋转式倒立摆系统，是一个典型的机电一体化系统，采纳内置DSP运动操纵器和力矩电机进行实时运动操纵。XZ-型倒立摆，及其功能扩展后的位置伺服系统，为自动操纵理论，计算机操纵系统等课程的教学 和研究，提供了这类课程全方位的教学实验平台，同时它让学生理 解和掌握机电一体化产品的部件特征和系统集成方法。倒立摆及其功能扩展的位置伺服系统作为一种自动操纵教学实 验设备，能够全面地满足自动操纵教学的要求。许多抽象的操纵概 念如系统稳定性、可控性、系统收敛速度和系统抗干扰能力等，都 能够通过实验装

3、置直观的表现出来。倒立摆的操纵技巧，极富趣味性，专门适合学习自动操纵课程 的学生使用它来验证所学的操纵理论和算法，加深对所学课程的理 解。基于DSP的旋转式倒立4 / 23摆系统的最大特点是机械结构简单、可 靠，成本低廉、体积小，是高等院校理想的自动操纵教学的实验设 备。除教学用途之外，由于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，许多操纵理论的研究人员一直将它作为研究对象，并不断从中发掘出新的操纵理论和操纵方法，相关的成果在航天科技和机器人学方面获得了广泛的应用。因此，倒立摆设备 也是进行操纵理论研究的理想平台。XZ-H型倒立摆系统能够方便地构成一个位置操纵系统的被控对象，并

4、配置由运算放大器组成的校正网络实验箱，构成位置操纵 系统进行经典操纵理论（调节原理）的教学实验。也可用VC+6.0实现模拟运算放大器校正网络的功能。通过微机配置的调节原理实 验软件，在计算机上实现系统的稳定性、时域特性、频域特性分析 和品质校正的实验。此外，配置计算机操纵系统和操纵系统计算机 辅助设计等课程的相关软件，用于操纵系统设计类课程的实验。综上所述，XZ-II型旋转式倒立摆系统的系列产品是一个多功能的教学实验平台，产品使用DSP芯片来操纵倒立摆，有利于系统的 小型化，操纵更加快速，抗干扰性强，操纵品质有专门大提高，可 用于多门课程的教学实验。为5 / 23教学和研究提供了现代实验装备和

5、手 段。XZ-IIA旋转式倒立摆概述1.1、系统总体结构XZ-nA型旋转式倒立摆系统采纳DSP作操纵器，由直流力矩电机直接驱动，能够独立执行实时操纵算法，脱离计算机直接运行； 也能够通过RS-232C串行通讯接口用计算机操纵，进行在线操纵算 法调试，是具有独立操纵能力和标准通讯接口的专用智能实验设备。 它的DSP部分、电源与电机驱动部分全部安装在机箱内，采纳如此 圭寸闭式的结构，不易人为损坏。运动部分安装在机6 / 23箱上，整体结构 比较紧凑、合理。图1是系统的总体结构示意图。摆杆、生初131二1计算机卜R2-232C - =15DSP二j 驱动W1 1 蚯2201,图1、系统总体结构图系统

6、的组成框图及工作原理如图2所示图2系统框图1.2、机械结构系统的机械结构如图3所示，其中各部分为：1旋臂，2摆杆，3电位器，4直流力矩电机，5支架，6机箱，7电源开关，8.AB、C为调节螺丝，9.D E分不为电位器1、2的轴。 一些器件的参数如下：1.机箱尺寸：360 mmK240 mmx 90mm旋臂尺寸：15mrtK 200mm摆杆尺寸：15mm 250mm支架高度：400mm7 / 232.旋臂质量（包括电位器2）：200g;摆杆质量：50g。两者都采纳铝合金材料。3.测量电位器：WDD35导电塑料电位器，阻值：1KQ，独立线性度：0.1%，寿命达5000万转。4.直流力矩电机：70LY53永磁直流力矩电动机，堵转电压：Uf=27V, 满额电流：If=2.26A，堵转力矩：Mf=0.627Nm最大空载转速：Nomax=900r/min。8 / 23图3、机械结构图1.3、硬件部分1.以TMS32OF240DSP操纵器为核心器件，这是TI公司专门为电机操纵系统设计的，具有强大的数据处理功能和丰富的片内外设模块。能够独立执行实时操纵算法，也能够通过RS-232C串行总线与计算机通讯。其要紧的性能指标如下：1）高速静态CMO工艺，16位定点数字信号处理器，50ns指令周期。2）224KX16位字的寻址能力（程序、局部数据、IO各64