机电控制与计算智能综合创新装置及其数字孪生
QUBE-Servo 2 and QLabs Virtual QUBE-Servo 2
QUBE-Servo 2是一个高度集成的旋转伺服电机实验设备，专为本科机电一体化和控制理论教学而设计。
QUBE-Servo 2集成了由Quanser开发的QFLEX 2计算机接口技术，使得QUBE-Servo 2拥有灵活便捷的配置方案，只需一台PC或微控制器（如：Arduino和Raspberry Pi），再搭配上全面的教学课件，就可以建立一个先进的机电一体化或控制理论本科教学实验室，让学生可以参与和完成多种设计和项目。
特点：
- 高度集成的旋转伺服系统
- 无工具快速连接模块接口
- 直驱有刷直流电机
- 高分辨率光电编码器
- 内置电压放大器，集成了电流和转速传感器
- 内置数据采集卡
- 用户可控的三色LED
- 灵活的QFLEX 3计算机接口（包含USB接口和SPI接口）
- 开放式结构设计，允许用户设计自己的控制器
- 完全兼容MATLAB®/Simulink®
- 为MATLAB®/Simulink®提供完整的系统模型和参数
实验课件：
| 惯性盘模块 | 倒立摆模块 |
| - 硬件集成 | - 倒立摆建模 |
| - 阶跃响应建模 | - 转动惯量 |
| - 噪声检测与滤波 | - 平衡控制 |
| - 机电建模 | - 基于LQR的状态反馈控制 |
| - 二阶系统 | - 状态空间建模 |
| - PD控制 | - 起摆控制 |
| - 稳定性分析 | |
| - 超前补偿器 |
QUBE-Servo 2支持两种接口:
- QUBE-Servo 2 USB 接口（QFLEX 2 USB）：通过USB线与电脑上的实时控制软件进行数据传输。QUBE-Servo 2 USB可以用于MATLAB/Sumulink和QUARC软件，或者Quanser RCP软件。
- QUBE-Servo 2 嵌入式接口(QFLEX 2 嵌入式) ：通过SPI与微处理器进行数据传输，QUBE-Servo 2 嵌入式接口不需要额外的软件。
设备参数：
| 设备尺寸（W×L×H） | 10.2 cm × 10.2 cm × 11.7 cm |
| 设备重量 | 1.2 kg |
| 惯性盘重量 | 0.054 kg |
| 摆杆重量 | 0.100 kg |
| 摆杆长度 | 9.5 cm |
| 摆杆编码器精度 | 512 counts/revolution |
| 电机编码器精度 | 512 counts/revolution |
| 电机额定电压 | 18 V |
| 电机额定电流 | 0.54 A |
| 电机额定转速 | 4050 RPM |
| 接口 | QFLEX 2 USB USB 2.0 QFLEX 2 Embedded SPI |
| QFLEX 2 NI myRIO A/B connector |
机电控制与计算智能综合创新装置数字孪生
QLabs Virtual QUBE-Servo 2
QLabs Virtual QUBE Servo 2是一个完整的仪器化、动态精确的虚拟孪生系统，是经典QUBE Serv 2系统其中的一个。它的操作方式与物理硬件相同，完全兼容MATLAB/Simulink，可以使用MATLAB/Simulink和其他开发环境进行测量和控制。 QLabs Virtual QUBE Servo 2可以丰富您在传统实验室的讲座和活动，或将可信、真实的基于模型的实验室体验带入远程和在线控制系统课程。
QLabs Virtual QUBE Servo 2提供12个月的多座位订阅。该平台与QUBE Servo 2物理课程兼容，该课程涵盖30多个概念，包括建模、参数识别、位置和速度控制、超前控制、稳定性分析、稳态误差、惯性矩、摆建模、起重机控制和摆平衡控制。
课件：
直流电机（惯性盘）模块
硬件集成 过滤 阶跃响应建模 框图建模 参数估计 频率响应建模 状态空间建模 摩擦力辨识 稳定性分析 二阶系统 Routh-Hurwitz稳定性 | 奈奎斯特稳定性 PD控制 超前补偿器 比例控制 稳态误差 负载扰动 鲁棒性 最优控制 数字控制简介 离散稳定性 离散控制简介 |
摆模块
惯性矩
摆模型
状态空间建模
摆锤平衡控制
向上摆动控制
LQR状态反馈平衡控制
极点配置状态反馈平衡控制
规格：
| 应用程序下载 | Quanser学术网站 |
| 操作系统 | Microsoft Windows 10或更高版本 |
| 支持软件 | MATLAB和Simulink R2021a或更高版本、python 3 |
| 最低系统 | 视频卡：Intel HD 520或等效DX11 GPU |
| 处理器 | Core i5-6300U系列或同等产品 |
| 内存 | 8 GB RAM |
| 建议系统 | 视频卡：Intel UHD 620或同等GPU |
| 处理器 | Core i7-8665U系列或同等产品 |
| 内存 | 16 GB RAM |
适配教材
（机电控制与计算智能综合创新装置）
沪公网安备 31011202011813号