QUANSER | 球杆平衡系统及其数字孪生

球杆平衡系统及其数字孪生

Ball and Beam and QLabs Virtual Ball and Beam

球杆平衡系统是用于研究多种不稳定闭环系统相关控制概念的理想实验平台。

工作原理

球杆平衡系统由球杆模块BB01和旋转伺服基础单元SRV02组成。球杆模块BB01由自由滚动的金属球和相当于电位计的导轨组成，导轨可以输出与球的位置成比例的电压。导轨的倾斜角可以通过改变伺服电机的齿轮角控制。球杆模块也可以和远程传感器模块SS01配对，BB01轨道上的球可以跟踪远程传感器模块SS01上的球移动。

系统组件

组件	描述
设备	旋转伺服基础单元(SRV02) 球杆模块BB01
控制器设计环境	基于MATLAB/Simulink的QUARC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
实时运行环境	Microsoft Windows® 或 NI Compact RIO、NI myRIO
数据采集卡	Quanser Q2-USB、Q8-USB、QPIDe NI myRIO with Quanser Terminal Board NI Compact RIO with Quanser Q1-cRIO
功率放大器	Quanser VoltPAQ-X1
完整的动态模型	Simulink预设控制器

实验课程

建模课题	控制课题
理论建模	PID控制
传递函数表达式	多回路控制
线性化控制
模型验证

特点

可选用主从配置，需额外配置球杆模块SS01
铝底盘和零件精密制造
易于连接的线缆和连接器
完全兼容MATLAB/Simulink
完整的控制器文件和教学手册
开放控制器设计，可以自由设计控制器

设备参数

设备尺寸（长×宽）	50 cm × 22.5 cm
导轨长度	42.5 cm
杠杆臂长度	12 cm
支撑臂长度	16 cm
轨道传感器测量范围	±5 V
球位置传感器偏置电压	±12 V
球位置测量电压范围	±5 V
球杆模块重量	0.65 kg
球重量	0.064 kg

球杆平衡系统数字孪生 QLabs Virtual Ball and Beam

QLabs Virtual Ball and Beam是Quanser Ball and Beam系统的一个完全仪器化、动态精确的数字孪生系统。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虚拟球和梁的测量和控制。借助QLabs Virtual Ball and Beam，您可以丰富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。

特点

具备物理实验室设备的高保真、可靠的实验室体验
完全兼容MATLAB®/Simulink®
与ABET一致的课程

实验课程

建模课题	控制课题
理论建模	PID控制
传递函数表达式	多回路控制
线性化控制
模型验证

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

期刊名称	论文名称	作者
Automatica	An adaptive speed observer for a class of nonlinear mechanical systems: Theory and experiments - ScienceDirect	JoseGuadalupe Romero， JaimeA.Moreno, Álvaro Alejandro Maradiaga Aguilar