ziia旋轉(zhuǎn)式倒立擺的系統(tǒng)使用

1、1 / 23目錄、八前言一、XZ-IIA旋轉(zhuǎn)式倒立擺概述1.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)1.2機械結(jié)構(gòu)1.3硬件部分1.4軟件部分二、XZ-IIA旋轉(zhuǎn)式倒立擺的系統(tǒng)使用2.1注意事項2.1.1開機注意事項2.1.2裝配電腦的要求2.1.3使用注意事項2.2系統(tǒng)使用2.2.1開機操作與電位器零位的調(diào)整方法2.2.2系統(tǒng)操作與維護三、XZ-IIB、XZ-IIC型倒立擺的操作講明3.1隨動系統(tǒng)的機械改裝講明3.2 XZ-IIC型倒立擺操作講明2 / 233.3 XZ-IIB型倒立擺操作講明3 / 23現(xiàn)代科技進展，推動傳統(tǒng)教學方式的改革，迫使教學著眼培養(yǎng) 學生的制造能力和實際操作能力。一流的教學實驗設(shè)備為學生掌握

2、 所學知識提供可靠保證，使之能更好更快地運用到社會生產(chǎn)實踐中 去。科大創(chuàng)新股份有限公司自動化分公司研制的XZ-H型旋轉(zhuǎn)式倒立擺系統(tǒng)，是一個典型的機電一體化系統(tǒng)，采納內(nèi)置DSP運動操縱器和力矩電機進行實時運動操縱。XZ-型倒立擺，及其功能擴展后的位置伺服系統(tǒng)，為自動操縱理論，計算機操縱系統(tǒng)等課程的教學 和研究，提供了這類課程全方位的教學實驗平臺，同時它讓學生理 解和掌握機電一體化產(chǎn)品的部件特征和系統(tǒng)集成方法。倒立擺及其功能擴展的位置伺服系統(tǒng)作為一種自動操縱教學實 驗設(shè)備，能夠全面地滿足自動操縱教學的要求。許多抽象的操縱概 念如系統(tǒng)穩(wěn)定性、可控性、系統(tǒng)收斂速度和系統(tǒng)抗干擾能力等，都 能夠通過實驗裝

3、置直觀的表現(xiàn)出來。倒立擺的操縱技巧，極富趣味性，專門適合學習自動操縱課程 的學生使用它來驗證所學的操縱理論和算法，加深對所學課程的理 解?；贒SP的旋轉(zhuǎn)式倒立4 / 23擺系統(tǒng)的最大特點是機械結(jié)構(gòu)簡單、可 靠，成本低廉、體積小，是高等院校理想的自動操縱教學的實驗設(shè) 備。除教學用途之外，由于倒立擺系統(tǒng)的高階次、不穩(wěn)定、多變量、非線性和強耦合等特性，許多操縱理論的研究人員一直將它作為研究對象，并不斷從中發(fā)掘出新的操縱理論和操縱方法，相關(guān)的成果在航天科技和機器人學方面獲得了廣泛的應用。因此，倒立擺設(shè)備 也是進行操縱理論研究的理想平臺。XZ-H型倒立擺系統(tǒng)能夠方便地構(gòu)成一個位置操縱系統(tǒng)的被控對象，并

4、配置由運算放大器組成的校正網(wǎng)絡(luò)實驗箱，構(gòu)成位置操縱 系統(tǒng)進行經(jīng)典操縱理論（調(diào)節(jié)原理）的教學實驗。也可用VC+6.0實現(xiàn)模擬運算放大器校正網(wǎng)絡(luò)的功能。通過微機配置的調(diào)節(jié)原理實 驗軟件，在計算機上實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、時域特性、頻域特性分析 和品質(zhì)校正的實驗。此外，配置計算機操縱系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)計算機 輔助設(shè)計等課程的相關(guān)軟件，用于操縱系統(tǒng)設(shè)計類課程的實驗。綜上所述，XZ-II型旋轉(zhuǎn)式倒立擺系統(tǒng)的系列產(chǎn)品是一個多功能的教學實驗平臺，產(chǎn)品使用DSP芯片來操縱倒立擺，有利于系統(tǒng)的 小型化，操縱更加快速，抗干擾性強，操縱品質(zhì)有專門大提高，可 用于多門課程的教學實驗。為5 / 23教學和研究提供了現(xiàn)代實驗裝備和

5、手 段。XZ-IIA旋轉(zhuǎn)式倒立擺概述1.1、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)XZ-nA型旋轉(zhuǎn)式倒立擺系統(tǒng)采納DSP作操縱器，由直流力矩電機直接驅(qū)動，能夠獨立執(zhí)行實時操縱算法，脫離計算機直接運行； 也能夠通過RS-232C串行通訊接口用計算機操縱，進行在線操縱算 法調(diào)試，是具有獨立操縱能力和標準通訊接口的專用智能實驗設(shè)備。 它的DSP部分、電源與電機驅(qū)動部分全部安裝在機箱內(nèi)，采納如此 圭寸閉式的結(jié)構(gòu)，不易人為損壞。運動部分安裝在機6 / 23箱上，整體結(jié)構(gòu) 比較緊湊、合理。圖1是系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖。擺桿、生初131二1計算機卜R2-232C - =15DSP二j 驅(qū)動W1 1 蚯2201,圖1、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)

6、的組成框圖及工作原理如圖2所示圖2系統(tǒng)框圖1.2、機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)如圖3所示，其中各部分為：1旋臂，2擺桿，3電位器，4直流力矩電機，5支架，6機箱，7電源開關(guān)，8.AB、C為調(diào)節(jié)螺絲，9.D E分不為電位器1、2的軸。 一些器件的參數(shù)如下：1.機箱尺寸：360 mmK240 mmx 90mm旋臂尺寸：15mrtK 200mm擺桿尺寸：15mm 250mm支架高度：400mm7 / 232.旋臂質(zhì)量（包括電位器2）：200g;擺桿質(zhì)量：50g。兩者都采納鋁合金材料。3.測量電位器：WDD35導電塑料電位器，阻值：1KQ，獨立線性度：0.1%，壽命達5000萬轉(zhuǎn)。4.直流力矩電機：70LY53永磁直流力矩電動機，堵轉(zhuǎn)電壓：Uf=27V, 滿額電流：If=2.26A，堵轉(zhuǎn)力矩：Mf=0.627Nm最大空載轉(zhuǎn)速：Nomax=900r/min。8 / 23圖3、機械結(jié)構(gòu)圖1.3、硬件部分1.以TMS32OF240DSP操縱器為核心器件，這是TI公司專門為電機操縱系統(tǒng)設(shè)計的，具有強大的數(shù)據(jù)處理功能和豐富的片內(nèi)外設(shè)模塊。能夠獨立執(zhí)行實時操縱算法，也能夠通過RS-232C串行總線與計算機通訊。其要緊的性能指標如下：1）高速靜態(tài)CMO工藝，16位定點數(shù)字信號處理器，50ns指令周期。2）224KX16位字的尋址能力（程序、局部數(shù)據(jù)、IO各64