2自由度倒立摆系统
2 DOF Inverted Pendulum/Gantry


       二自由度倒立摆安装在二自由度机器人上,可以完成二自由度倒立摆和二自由度龙门式实验。基于二自由度机器人,二自由度倒立摆模块适用于给学生介绍先进的机器人理论,学生可以学习航空航天工程应用的概念,如火箭稳定,即设计一个控制器,使用双伺服电机保持摆的垂直。
 
工作原理
      二自由度倒立摆模块由安装了仪表的二自由度关节,和安装上面的12英寸的杆连组成,杆可以在两个正交轴间自由摆动。该模块连接到二自由度机器人,两个SRV02通过四连杆和电机输出轴耦合。二自由度关节安装在机器臂的末端感受器上。
      二自由度倒立摆实验通过控制二自由度机器人末端感受器,使二自由度摆模块的垂直。通过测量垂直摆的角度偏差,控制器使机器人的电机旋转调整末端感受器的位置,从而控制倒立摆的平衡。
      二自由度龙门实验,用于设计一个反馈控制器使用二自由度机器人减弱单悬浮摆的的摆动。
 
系统组成 
组件
描述
设备
2个Servo Base Unit (SRV02)
二自由度倒立摆模块
控制器设计环境
基于MATLAB/Simulink的QUARC软件
或基于LabVIEW 的RCP Toolkit软件
文件资料
ABET标准的教师和学生手册
用户手册,快速启动指南
实时运行环境
Microsoft Windows®
数据采集卡
Quanser Q8-USB
功率放大器
Quanser VoltPAQ-X2
完整的动态模型
完整的动态模型
Simulink预设控制器
LabVIEW预设控制器
 
 
系统详述
课程内容设置
建模课题                                        控制课题
状态空间表示                                 线性二次型调节器                                    
 
特点
二自由度倒立摆模块允许摆在两个正交轴间自由摆动;
倒立摆安装在二自由度机器臂的末端;
高分辨率的编码器测量摆的偏角;
可配置成两个实验,二自由度倒立摆和二自由度龙门;
易于连接的线缆和连接器;
完全兼容MATLAB/Sumulink和LabVIEW;
全面的系统模块文件以及MATLAB,Sinmulink,LabVIEW和Maple的参数设置;
开放结构设计,可以自己设计控制器。
 
设备参数
参    数
单    位
四连杆模块重量
0.335
kg
单个连杆重量
0.065
kg
单个杆长
0.127
m
摆重量
0.127
kg
铰链和2个编码器重量
0.30
kg
摆全长
0.3365
m
齿轮转动惯量
8.74*10-5
kg.m2
枢轴转动惯量
4.41*10-4
kg.m2
二自由度倒立摆编码器灵敏度
0.0879
deg/count