3自由度起重机系统
3 DOF Crane

       3自由度起重机模型实验演示装置是由专门生产测量、演示教学实验设备的加拿大Quanser公司生产。装置通过3个直流电机来货物的移动、提升,在货物提升转动过程中会产生不规则的晃动;在实际应用中这种弹性晃动是需要克服的重要干扰,会影响工作的安全和效率。通过设备的应用使学生理解起重货物过程中的货物晃动和晃动的克服方法,理解通过控制手段克服晃动的意义。
 
工作原理
       装置由三个直流电机带着起重物做不同角度、不同高度的移动,移动的位置可按照设定好的数值,起重机模型的连接处均带有测量角度的传感器;由与货物是用绳索吊起,在移动中会产生晃动,学生可以直观的看到晃动与吊起重物质量及高度之间的关系;晃动的角度通过测量盒和软件可以实时的观测到变化。晃动的角度和重物高度、质量满足一定的数学关系,可以通过理论知识进行推算,并通过测量盒和软件的数据进行对比验证。
       此装置是通过实验的方式展示货物起重过程中惯量与弹性晃动程度之间的关系。可加深本科生对控制理论中弹性晃动克服的认识和理解;使学生通关实验掌握弹性晃动量的计算方法,理解转动惯量是由惯性产生的,理解起重机的工作原理。
 
相关课程
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  • 跟踪控制和调节
  • 系统建模
  • 系统仿真
  • PID控制设计
特点
  • 完全兼容MATLAB®/Simulink®或LabVIEW™ 的控制环境
  • 开放机构设计使用户方便地将自己的控制器在装置上实现并验证
  • 双重高精度译码器测量缆绳的摇摆角度
  • 高品质铝制底盘和高精度的框架结构
  • 高品质的线性轴承和齿轮箱以减少摩擦和间隙
  • 提供详尽的系统模型和参数
 
技术指标
规格
数值
单位
设备质量
16
Kg
塔的高度(从底板到顶部)
120
Cm
塔底尺寸长x宽x高
40.5 x 40.5 x 1.0
Cm
臂架长度(水平部分) 
121
Cm
台车轨道可用长度
 
 
小车丝杠螺距
1.27
cm/rev
编码器计数分辨率(正交)
4096
counts/rev
有效塔角分辨率
8.79 x 10-4
Deg
有效小车直线位置分辨率
8.38 x 10-7
M
有效载荷线性位置分辨率
7.83 x 10-7
M
有效载荷框架偏转角度分辨率
0.0879
Deg
塔角范围(近似)
±155.0
Deg
电机
TOWER
TROLLEY
PAYLOAD
 
阻力
11.5
6.8
7.1
Ω
扭矩恒定电流
0.119
0.0396
0.0261
N.m/A
输出功率
90
20.6
19
W
最大连续电流
0.962
0.79
0.72
A
电机减速比
100
3.7
14
 
电机负载到滑轮比
 
 
2
 
 
工作组件
组件
描述
设备
三自由度起重机(3 DOF Crane)
控制环境
QUARC Real-time Control Design software add-on for Matlab®/Simulink®
相关指导书
用户手册(包括建模推导总结,控制设计,硬件设置和规范,以及如何运行所提供的控制器的指令)
运行环境
Microsoft Windows® 或 NI Compact RIO
数据采集卡
Quanser Q8-USB或QPID/QPIDe
功率放大器
Quanser  AMPAQ-L4多路线性功率放大器