概述

球桿系統(tǒng)是為自動(dòng)控制、機(jī)械電子、電氣工程等專業(yè)的基礎(chǔ)控制課程而設(shè)計(jì)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，因具有開環(huán)不穩(wěn)定的特性，需要設(shè)計(jì)控制器才能控制小球的位置，可滿足自動(dòng)控制原理、現(xiàn)代控制工程等課程的實(shí)驗(yàn)要求，也可以作為電機(jī)學(xué)、電機(jī)與拖動(dòng)、模式識(shí)別等課程的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

球桿系統(tǒng)分為執(zhí)行系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩大組成部分。

執(zhí)行系統(tǒng)是一個(gè)典型的四連桿機(jī)構(gòu)，橫桿由一根帶刻度的不銹鋼桿和一根直線位移傳感器組成，可以繞其左邊的支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，通過控制橫桿的角度，就可以控制小球的在橫桿上的位置。執(zhí)行系統(tǒng)采用直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過控制電機(jī)軸的轉(zhuǎn)角，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)橫桿角度的控制�？刂葡到y(tǒng)采用智能伺服運(yùn)動(dòng)控制器，它是基于最新DSP 控制器技術(shù)的24-36V，3A全數(shù)字智能伺服驅(qū)動(dòng)單元，可以控制直流無刷、有刷或永磁同步交流電機(jī)。通過直線位移傳感器采集小球的位置，控制器根據(jù)位置誤差計(jì)算控制量，控制電機(jī)軸的轉(zhuǎn)角，從而控制橫桿的角度，使小球穩(wěn)定到目標(biāo)位置。

球桿系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)軟件采用嵌入式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)和MATLAB實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，嵌入式數(shù)字控制系統(tǒng)采用IPM Motion Studio圖形化顯示界面。MATLAB實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)采用Simulink進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，方便用戶進(jìn)行各項(xiàng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)以及算法開發(fā)。

系統(tǒng)特點(diǎn)

l          外形美觀大方，開放式的機(jī)械和電氣結(jié)構(gòu)。

l          系統(tǒng)運(yùn)行簡(jiǎn)單、易于操作、使用安全。

l          可以滿足本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)，課程設(shè)計(jì)，畢業(yè)設(shè)計(jì)以及算法研究等要求。

l          主要零部件采用工業(yè)常用零部件，系統(tǒng)運(yùn)行可靠，使用壽命長(zhǎng)。

系統(tǒng)模型

不考慮摩擦等因素的影響，該系統(tǒng)是一個(gè)典型的慣性系統(tǒng)，小球位置與電機(jī)輸出轉(zhuǎn)角的傳遞函數(shù)為：

主要技術(shù)指標(biāo)

模擬量控制系統(tǒng)：

該模擬量控制系統(tǒng)采用典型的運(yùn)算放大器和驅(qū)動(dòng)芯片以及信號(hào)發(fā)生電路，可以搭建典型的信號(hào)跟隨電路，PID控制電路，完成模擬量控制實(shí)驗(yàn)。

主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

1.          信號(hào)跟隨與濾波處理。

2.          典型環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)。

3.          模擬P，PD，PID控制器實(shí)驗(yàn)。

數(shù)字控制參考實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

l          系統(tǒng)建模，采用牛頓力學(xué)等方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模分析。

l          系統(tǒng)的開環(huán)響應(yīng)特性分析。

l          PID控制器設(shè)計(jì)。

l          根軌跡控制器設(shè)計(jì)。

l          頻率響應(yīng)控制器設(shè)計(jì)。

l          用戶自定義控制算法。

定購(gòu)指南

附：智能伺服模塊的主要技術(shù)特征

u          內(nèi)嵌智能全數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)單元

u          適用于直流無刷、永磁同步交流和直流有刷電機(jī)

u          應(yīng)用IPM Motion Studio可以電機(jī)的快速設(shè)置，調(diào)整和運(yùn)動(dòng)編程

u          強(qiáng)大的TML指令集用于定義和執(zhí)行運(yùn)動(dòng)程序

u          16種可編程事件觸發(fā)器，能使運(yùn)動(dòng)模式實(shí)時(shí)改變

u          自動(dòng)子程序（TML中斷）用于監(jiān)控12種以上情況，如：保護(hù)觸發(fā)器，通訊或控制誤差等

u          運(yùn)動(dòng)程序可由數(shù)字輸入觸發(fā)

u          通過模擬輸入可在線進(jìn)行運(yùn)動(dòng)參數(shù)的設(shè)定或調(diào)整

u          通過對(duì)原點(diǎn)信號(hào)輸入（CAPH）或編碼器INDEX信號(hào)輸入（CAPI）進(jìn)行精確位置俘獲。

u          11個(gè)以上的通用數(shù)字I/O，可在TML級(jí)作為輸入或輸出進(jìn)行編程

u          2個(gè)專用輸入作為限位開關(guān)信號(hào)輸入

u          3路模擬輸入用于外部參考值、反饋和力矩限制或作為通用模擬輸入

u          四倍頻編碼器接口

u          RS232，RS485串口通訊接口

u          32K×16零等待SRAM內(nèi)存，4K×16 EEROM用于存貯TML程序

u          緊湊、開放的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（64mm×104mm）

u          標(biāo)稱PWM轉(zhuǎn)換頻率：20KHZ，力矩環(huán)標(biāo)稱刷新頻率：10KHZ，速度/位置環(huán)標(biāo)稱刷新頻率：1KHZ

u          電源電壓： 5V DC（邏輯）/12～36V（功放），最大持續(xù)電流：3A，峰值電流：（最長(zhǎng)1秒）6.3A

u          最小負(fù)載電感：200μН

u          運(yùn)行環(huán)境溫度：0～50℃