便携式倒立摆

1、深圳市元创兴科技有限公司 产品介绍便携式倒立摆 REI-LIP-S1。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。产品说明:由元创兴科技有限公司开发的便携式一级直线倒立摆采用一体化设计结构，开放的控制解

2、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: 1 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，系统可靠: 使用时只需要打开箱盖，插上连接线，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，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，适合本科学生重复使用，同时价格较低。4。开放式平台，基础教学为主:采用开放式结构，以WINDOWS平台为主，适合教学与研究需要；为配合本科<自动控制理论>课程实验需要，开设了一系列针对该课程的实验内容。实验内容丰富，贴切。3。倒立摆的控制目标倒立摆

3、的控制问题就是使摆杆尽快地达到一个平衡位置（摆杆倒立位置），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，系统能克服一定的随机扰动而保持在稳定的位置。 4。倒立摆的控制方法倒立摆系统的输入为小车的位移和摆杆相对的倾斜角度，计算机在每一个采样周期中采集来自传感器的小车的实际位置与摆杆的实际角度信号，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运动实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平行于导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

4、沿着水平导轨运动。当没有作用力时，摆杆处于竖直向下位置。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。1、PID实时控制图2、LQR实时控制图3、 Bang-Bang起摆实时控制图4 能量起摆实时控制图5。实验设备技术参数序号技 术 类 别 技术参数1运动参数有效行程 400mm最大速度 3m/s摆杆长度 300mm2驱动方式电机类型 直流伺服电机控制模式 速度控制模式(模拟量)控制方法 单板机+电机传动方式 同步带3反馈参数反馈通道 2个反馈元气件 500线编码器4通讯方式 USB 端口5整机参数电源 220V/1A外型尺寸 620X350X200

5、mm重量 12KG包装 铝合金仪器箱6 标配附件1 光盘 1张2 1.5 M USB数据线 1根3 220V电源线 1根 6。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。l 实验一 运动控制基础实验u 摆杆角度测量实验u 电机位移试验l 实验二 便携式直线一级倒立摆建模、仿真及实验u 倒立摆数学模型的牛顿力学推导u 详细的simulink建模过程u 可控可观性分析u 阶跃响应仿真l 实验三 根轨迹控制实验u 根轨迹校正方法u 校正的m文件u 仿真及实时控制l 实验四 频率响应控制实验u 频率响应校正方法u 校正的m文件u 仿真及实时控制l 实验五 PID控制实验u 位置式PID控制方法u 仿真调试及实时控制l 实验六 状态空间极点配置控制实验u 极点配置方法u MATLAB求取、仿真及实时控制l 实验七 线性二次最优控制LQR控制实验u LQR控制算法的实现机理u LQR参数求取的MATLAB程序、仿真及实时控制l 实