倒立摆培训.ppt

一、固高教学设备综览 Robot Mechatronics 机器人及 机电一体化 CNC Equipments 数控系统和设备 Automatic Control 自动控制 Manufacturing Automation System 制造自动化系统 运动控制器 产品特点 理论与实际结合:抽象的理论在实际的系统中得到具体的应运与体现 开放性:结构开放 源代码开放等等 创新性:创造性的应用理论 趣味性:有极强的趣味性 模块化:整个系统的模块化 程序部分的模块化 电气部分的模块化 机械部分的模块化等 工业化:产品的设计遵循工业标准 产品的各组成部分都选用工业级的选件 倒立摆的家族（直线摆） 柔性关节一级摆 直线二级摆 旋转运动模块 直线柔性模块 直线一级摆 倒立摆的家族（环形摆） 直线运动模块 环形串联二级摆 环形并联二级摆 环形一级摆 倒立摆的家族（平面摆） 平面摆 两自由度球关节 二、GLIP倒立摆硬件组成 电控箱 控制平台 倒立摆本体 计算机 运动控制卡 电控箱 倒立摆本体 GLIP倒立摆硬件系统结构 GLIP倒立摆本体(直线形) 电机 基座 摆杆 角编码器 同步带 带轮 小车 限位开关 滑杆 GLIP直线倒立摆本体结构如右图所示，主要部件有： 交流伺服电机，同步带，增量式光电编码器，小车，摆杆，滑杆，限位开关等。 运动过程： 小车由电机通过同步带驱动在滑杆上来回运动，保持摆杆平衡。电机编码器和角编码器向运动卡反馈小车和摆杆位置（线位移和角位移）。 倒立摆(直线)本体图 电机驱动及信号反馈 电机：倒立摆所采用的为松下或三洋200W交流伺服电机。 松下电机型号为MSMA022A00；驱动器型号为：MSDA023A1A；所带编码器脉冲数为：2500P/R。 三洋电机型号为MSMA022A00；驱动器型号为：MSDA023A1A；所带编码器脉冲数为：2000P/R。 电机控制采用速度控制模式（一般交流伺服电机控制模式有：位置、速度和力矩三种）。 角编码器：摆杆角编码器为NIMICON的OVW2-600C/-5V；脉冲数为： 600P/R。 电机和角编码器安装在倒立摆本体上，驱动器则安装在电控箱中（环形倒立摆均安装在倒立摆的本体上）。 电控箱：主要由伺服电机驱动器、12V直流电源、运动控制器端子板、接口插座和开关等组成。 环形倒立摆没有电控箱，所有的电器均安装在环形倒立摆的箱体内。 GLIP倒立摆本体(环形) GLIP环形倒立摆本体结构如右图所示，主要部件有： 箱体（内有交流伺服电机，驱动器，端子板等），减速齿轮，摆杆，连杆，角编码器等。 运动过程： 连杆由电机通过减速齿轮驱动作圆周运动，保持摆杆平衡。电机编码器和角编码器向运动卡反馈连杆和摆杆位置（角位移）。 倒立摆(环形)本体图 减速齿轮 摆杆 连杆 倒立摆箱体，内有电机，驱动器，端子板等电器 光电编码器 三、倒立摆控制软件 基于Win98/MS-DOS的控制、实验软件 基于Win2000/XP操作平台的Matlab/Simulink实验、控制软件和接口软件 Matlab/simulink下的接口软件，可直接用来搭建倒立摆的控制框图。 Matlab/Simulink控制软件 （一） 引用接口模块可方便、快捷的搭建控制框图 框图思路明晰，条理清楚 可扩展至对不同对象、平台的控制(通过MATLAB说明框图的作用) 下面是直线二级摆的控制框图 Matlab/Simulink控制软件 （二） 文件组成 项目文件：PEND.PRJ 源程序： PEND.CPP CTRL.CPP CTRL.H 控制算法 SV_PCI.CPP SV_PCI.H 运动控制卡初始化 FACE.CPP FACE.H CHINESE.CPP CHINESE.H 界面、绘图显示 DRAW.CPP DRAW.H 字库及图形： PEND.FNT SANS.CHR TRIP.CHR H