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控制类设备

直线三级倒立摆
发布时间:2019-12-01 15:04浏览次数:
直线倒立摆是一款经典的自动控制理论实验装置,适合自动控制及相关专业的本科、研究生等学习经典控制理论和现代控制理论之用。直线二级倒立摆是单输入四输出系统,输入量为小车的加速度,输出量为一级摆杆角度、二级摆杆角度、三级摆杆角度和小车位移。通过设计控制器控制摆杆角度和小车位移,使学生理解和掌握自动控制理论的基本原理和应用方法;通过选择不同方法,确定不同参数,观察不同的实验效果,可以深入理解控制方法之间的差异以及参数对控制系统性能指标的影响。直线电机倒立摆是一个典型的单输入、四输出系统,输入量为小车的加速度,输出量为一级摆杆角度、二级摆杆角度、三级摆杆角度和小车位移。通过三级摆杆铰链后方的编码器和滑动小车的光栅编码器,可以测量摆杆偏离法线的角度和小车的左右位移。通过设计合适的控制器来计算出滑动小车的控制量,控制直线电机运动,可以使摆杆保持垂直向上,并且小车位于滑轨设置的平衡点。

系统特性

工业理念指导设计,完全采用工业级零部件制造

只需增减摆杆组件,即可实现同类倒立摆单级与多级之间的转换

学生通过Matlab可以设计并实验PID控制、根轨迹法、LQR控制算法和其它自动控制算法。通过选择不同方法,确定不同参数,观察不同的实验效果,可以深入理解控制方法之间的差异以及参数对控制系统性能指标的影响

学生用DSP、ARM、FPGA、MCU或其它实时控制平台,将Matlab环境下完成的算法构建成自己的控制器来控制倒立摆系统

 

实验内容

 

系统建模

PID控制器设计,根轨迹法控制器设计

频域法控制器设计

状态空间分析法控制器设计等

线性二次最优控制LQR控制实验

 


直线三级倒立摆2.jpg
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