板球系統(tǒng)實驗指導(dǎo)書(MATLAB)

1、板球系統(tǒng)實驗指導(dǎo)書 (MATLAB)深圳元創(chuàng)興科技有限公司實驗指令瑞諾沃自動控制類采用板球系統(tǒng)的定位控制和軌跡跟蹤真實測試手指引導(dǎo)第一部分深圳元創(chuàng)興科技有限公司 第1 二章系統(tǒng)控制原理介紹 2第 3章實驗3實 驗 1 運 動 控 制 基 礎(chǔ) 實驗 實3 驗 2 板球系統(tǒng)水平調(diào)整實驗 8實驗 3 板球系統(tǒng)建模、仿真和實 驗10實驗四態(tài)空間極點配置控制實驗 19實驗 5 線 性 二 次 型 最 優(yōu) 控 制 LQR 控 制 實驗 33實驗 6 模糊控制實驗40實驗7 變 論 域 模 糊 控 制 實驗47深圳元創(chuàng)興科技有限公司實驗指令第一章實驗儀器及其連接電腦硬件要求 :1、奔騰二、奔騰三、 AMD

2、速龍以上； 2、內(nèi)存至少 256MB ，推薦 超過256 MB ; 3.至少有兩個通用串行總線接口；4.支持RS-232串行通信軟件要求 :1、微軟視窗 98、微軟視窗 2000、微軟視窗 XP； 2、Visual c+ 6.0； 3、 Matlab 6.5板球測試系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖 1.1所示。球位移數(shù)據(jù)采集卡 USB 數(shù)據(jù)線電機數(shù)據(jù)采集卡伺服驅(qū)動器電機編 碼器輸出電機 1板球電機 2計算機電源控制圖 1. 1板球測試系統(tǒng)的總 體結(jié)構(gòu)測試系統(tǒng)的主體包括板球、伺服驅(qū)動器、數(shù)據(jù)采集卡、 DC 伺服電 機等主體、驅(qū)動器、 DC 伺服電機、電源和數(shù)據(jù)采集卡都安裝在實驗 箱內(nèi)，實驗箱通過兩條 USB

3、數(shù)據(jù)線與上位機交換數(shù)據(jù)，另一條線連 接 220 伏交流電源1深圳元創(chuàng)興科技有限公司實驗指令|第 2 章系統(tǒng)控制原理介紹本實驗系統(tǒng)是基于現(xiàn)代控制理論和模糊控制中的自動控制板球系統(tǒng)的實驗原理是 :球位采集卡采集觸摸屏上的球位數(shù)據(jù)，電 機數(shù)據(jù)采集卡采集兩臺電機尾部的編碼器數(shù)據(jù)， 電機通過連桿與平板 連接，通過計算得到平板的傾斜角位移和球的位移， 角位移差得到角 速度，位移差得到速度， 然后根據(jù)自動控制中的各種理論轉(zhuǎn)換算法計 算控制量計算機通過 USB 數(shù)據(jù)線將控制量發(fā)送給伺服驅(qū)動器，驅(qū)動 器控制電機， 電機尾部的編碼器連接到驅(qū)動器形成閉環(huán)， 從而實現(xiàn)小 球在平板上的定位和軌跡跟蹤的工作原理如圖 2.

4、1 所示。計算機，兩個伺服驅(qū)動器，兩個 DC 電機，板球電機數(shù)據(jù)采集卡， 兩個編碼器，球位移數(shù)據(jù)采集卡。圖 2.1 板球系統(tǒng)工作原理圖 倒立擺有兩個控制目標(biāo)。一個是定位，即控制球移動到指定位置。 第二是軌跡跟蹤， 即控制球按照給定的軌跡移動， 例如圓形或矩形整 個過程是動態(tài)的，顯示平板的上下運動，即電機的正反轉(zhuǎn)。板球系統(tǒng)具有很強的實時性，所以采樣時間一般在 30 毫秒左右通過建立板球系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，我們得到了它的模型是可控的， 所以我們可以通過建立一個在自動控制原理課上學(xué)過的相應(yīng)的控制 器來實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制， 并使其穩(wěn)定。 以下是為將該系統(tǒng)與自動控制 原理相結(jié)合而設(shè)計的實驗。2深圳元創(chuàng)興科技有

5、限公司實驗指令|第 199 章實驗實驗 -運動控制基礎(chǔ)實驗本實驗的目的是讓實驗者熟悉旋轉(zhuǎn)編碼器和觸摸屏的基本原理， 掌握計算機和數(shù)據(jù)采集卡對編碼器和觸摸屏的數(shù)據(jù)采集方法， 以及計 算機對電機控制的基本原理和方法， 并了解其中兩個重要的從而成功 完成倒立擺的各種測試。一種編碼器原理旋轉(zhuǎn)編碼器是一種角度傳感器，它分為三種類型 :光電式、接觸式 和電磁感應(yīng)式在閉環(huán)系統(tǒng)中，我們經(jīng)常使用光電編碼器來測量角度。旋轉(zhuǎn)編碼器有兩種類型 :增量編碼器和絕對編碼器。 如圖 3.1 所示， 光電編碼器的原理圖由發(fā)光元件、 光電編碼器、 光敏元件和光電檢測 裝置組成。光電編碼器是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機械幾何位

6、 移轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器， 是目前應(yīng)用最廣泛的傳感器。 光電 編碼器是一個具有一定直徑的圓板， 該圓板被等分成多個矩形孔， 圓 板是不透明的， 而矩形孔是透明的由于光電碼盤與被測器件同軸， 當(dāng) 被測器件旋轉(zhuǎn)時， 光電碼盤以與被測器件相同的速度旋轉(zhuǎn)， 光源通過 光電碼盤上的孔在擋光板上形成明暗光信號， 光信號被光電檢測器件 檢測并轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)信號處理電路整形、放大、分頻、計數(shù)、解 碼后輸出圖 3.1光電編碼器原理圖增量式光電編碼器直接利用光電轉(zhuǎn)換原理輸出三組方波脈沖a、b、z相位；a組和b組脈沖之間的相位差？ 2將輸出信號發(fā)送到方向識別 電路，以便能夠容易地確定旋轉(zhuǎn)方向， 并且 Z 相

7、位是用于參考點定位 的每轉(zhuǎn)一個脈沖。光電增量編碼器的測量精度取決于它能分辨的最小角度？（分辨率角度，分辨率 ），這與碼盤圓周上的狹縫行數(shù)有關(guān)。n-編碼器行數(shù)由于光電脈沖編碼盤每次轉(zhuǎn)動一個分辨率角度都會發(fā)出一個脈沖 信號，所以可以根據(jù)脈沖的數(shù)量得到工作軸的旋轉(zhuǎn)角度， 線性位移距 離可以由傳動比轉(zhuǎn)換而來。根據(jù)脈沖頻率；根據(jù) A、B 相位信號的相 位順序，可以判斷光電編碼器的正反轉(zhuǎn)，得到被測設(shè)備的轉(zhuǎn)向方向由于光電編碼器輸出的檢測信號是數(shù)字信號，可以由計算機直接 處理。？ 360no3深圳元創(chuàng)興科技有限公司實驗指令不需要放大和轉(zhuǎn)換過程，使用非常方便，因此其應(yīng)用越來越廣泛。 兩個觸摸屏所謂的觸摸屏是每個

8、人都可以使用的計算機輸入設(shè)備，或者從市 場角度來看每個人都可以用來與計算機通信的設(shè)備。 其本質(zhì)是一個傳 感器，由觸摸檢測組件和觸摸屏控制器組成， 主要用于檢測物體的觸 摸位置，并接收和反饋觸摸屏控制器。從技術(shù)原理的角度來看，觸摸 屏有三個特點 :第一，它必須是透明的，所以它必須通過材料科學(xué)和 技術(shù)來解決透明的問題，如數(shù)字化儀、平板電腦和電梯開關(guān)，這些都 不是觸摸屏；其次，它是一個絕對坐標(biāo)，在手指接觸的地方，它不需 要第二個動作，不像鼠標(biāo)，它是一套相對定位系統(tǒng)。第三，它可以檢 測手指的觸摸動作， 判斷手指的位置。 各種各樣的觸摸屏技術(shù)都圍繞 著“手指觸摸檢測 ”，八仙過海都顯示出他們的神奇力量。目前，根據(jù) 傳感器的類型，觸摸屏大致可以分為四種類型 :紅外、電阻、聲表面 波和電容式觸摸屏表 3.1 各種觸摸屏優(yōu)