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控制类设备

球杆系统
发布时间:2019-12-05 00:55浏览次数:

球杆系统是为自动控制、机械电子、电气工程等专业的基础控制课程而设计的教学实验设备,因具有开环不稳定的特性,需要设计控制器才能控制小球的位置,可满足自动控制原理、现代控制工程等课程的实验要求,也可以作为电机学、电机与拖动、模式识别等课程的实验设备。球杆系统是进行控制理论教学及开展各种控制试验的理想平台,许多抽象的概念如控制系统的稳定性、可控性、系统的收敛速度和系统的抗干扰能力等,都可以通过球杆系统直观的表现出来。迄今,人们己经利用经典控制理论、现代控制理论以及各种智能控制方法实现了对球杆系统的控制。

球杆系统实验软件采用MATLAB/Simulink+DAQ接口软件实现,方便用户进行各项基础实验以及算法开发。

小球可以在平衡杆上自由地滚动,在平衡杆上的凹槽内,有一线性的电阻传感器用于检测小球的实际位置,平衡杆的一端通过转轴固定,另一端可以上下转动,通过控制直流伺服电机的位置,带动皮带轮转动,通过传动机构就可以控制平衡杆的倾斜角。直流伺服电机带有增量式编码器(1000P/R),可以检测电机的实际位置,当平衡杆偏离水平的平衡位置后,在重力作用下,小球开始沿平衡杆滚动。把小球的实际位置反馈给控制器计算出控制量,控制电机转动位置,可以使小球定位在平衡杆的任意位置。球杆系统结构简单,现象明显,是典型的控制理论实验设备。
 

系统特性

学生通过Matlab软件平台下的实验课程可以深刻的理解PID校正、根轨迹法校正、频域法校正、状态反馈控制

采用固高GTS运动控制器,可以实现实时的位置采集和伺服系统控制

平衡杆中部支撑设计,具有较大的输入量范围,快速响应特性好

数学建模时考虑了多种非线性因素,阶跃响应仿真和实际控制曲线接近性能好 

 

实验内容

系统建模和稳定性分析

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


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