二级旋转倒立摆说明书.doc

精密机械课程设计 学院： 专业： 班级： 姓名： 学号：  精密机械课程设计 二级旋转式倒立摆说明书 目 录 序：倒立摆简介 前 言 ：设计任务说明 二级旋转式倒立摆概述：结构设计说明 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 1.5 相关计算 二级旋转式倒立摆的系统使用 2.1 注意事项 2.1.1 准备阶段注意事项 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、 设计小结 四、 参考资料 序 倒立摆系统是理想的自动控制教学实验设备，使用它能全方位的满足自动控制教学的要求。许多抽象的控制概念如系统稳定性、可控性、系统收敛速度和系统抗干扰能力等，都可以通过倒立摆直观的表现出来。 倒立摆系统具有模块性好和品种多样化的优点，其基本模块既可是一维直线运动平台或旋转运动平台，也可以是两维运动平台。通过增加角度传感器和一节倒立摆杆，可构成直线单节倒立摆、旋转单节倒立摆或两维单节倒立摆；通过增加两节倒立摆杆和相应的传感器，则可构成两节直线倒立摆和两节旋转倒立摆。 倒立摆的控制技巧和杂技运动员倒立平衡表演技巧有异曲同工之处，极富趣味性，学习自动控制课程的学生通过使用它来验证所学的控制理论和算法，加深对所学课程的理解。由于倒立摆系统机械结构简单、易于设计和制造，成本廉价，因此在欧美发达国家的高等院校，它已成为常见的控制教学设备。 同时由于倒立摆系统的高阶次、不稳定、多变量、非线性和强耦合特性，许多现代控制理论的研究人员一直将它视为研究对象，并不断从中发掘出新的控制理论和控制方法。因此，倒立摆系统也是进行控制理论研究的理想平台。 直线运动型倒立摆外形美观、紧凑、可靠性好。除了为每个子系列提供模块化的实现方案外，其控制系统的软件平台采用开放式结构，使学生建立不同的模型，验证不同的控制算法，供不同层次的学生进行实验和研究。 由于采用了运动控制器和伺服电机进行实时运动控制，以及齿型带传动，固高公司的倒立摆系统还是一个典型的机电一体化教学实验平台，可以用来进行各种电机拖动、定位和速度跟踪控制实验，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。 前 言 设计任务说明： 现代科技发展，推动传统教学方式的改革，迫使教学着眼培养学生的创造能力和实际操作能力。本次课程设计是《精密机械设计》课的重要组成部分，是打好技术基础和进行技能训练的重要环节。 我们小组研制的二级旋转式倒立摆系统，是一个典型的机电一体化系统，采用内置DSP运动控制器和力矩电机进行实时运动控制。二级旋转式倒立摆，及其功能扩展后的位置伺服系统，为自动控制理论，计算机控制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控制教学实验设备，能够全面地满足自动控制教学的要求。许多抽象的控制概念如系统稳定性、可控性、系统收敛速度和系统抗干扰能力等，都可以通过实验装置直观的表现出来。 倒立摆的控制技巧，极富趣味性，很适合学习自动控制课程的学生使用它来验证所学的控制理论和算法，加深对所学课程的理解。基于DSP的旋转式倒立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控制教学的实验设备。 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，许多控制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控制理论和控制方法，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控制理论研究的理想平台。 二级旋转式倒立摆系统可以方便地构成一个位置控制系统的被控对象，并配置由运算放大器组成的校正网络实验箱，构成位置控制系统进行经典控制理论（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，配置计算机控制系统和控制系统计算机辅助设计等课程的相关软件，用于控制系统设计类课程