板球系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(MATLAB)

1、板球系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 (MATLAB)深圳元?jiǎng)?chuàng)興科技有限公司實(shí)驗(yàn)指令瑞諾沃自動(dòng)控制類采用板球系統(tǒng)的定位控制和軌跡跟蹤真實(shí)測試手指引導(dǎo)第一部分深圳元?jiǎng)?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(shí)驗(yàn)3實(shí) 驗(yàn) 1 運(yùn) 動(dòng) 控 制 基 礎(chǔ) 實(shí)驗(yàn) 實(shí)3 驗(yàn) 2 板球系統(tǒng)水平調(diào)整實(shí)驗(yàn) 8實(shí)驗(yàn) 3 板球系統(tǒng)建模、仿真和實(shí) 驗(yàn)10實(shí)驗(yàn)四態(tài)空間極點(diǎn)配置控制實(shí)驗(yàn) 19實(shí)驗(yàn) 5 線 性 二 次 型 最 優(yōu) 控 制 LQR 控 制 實(shí)驗(yàn) 33實(shí)驗(yàn) 6 模糊控制實(shí)驗(yàn)40實(shí)驗(yàn)7 變 論 域 模 糊 控 制 實(shí)驗(yàn)47深圳元?jiǎng)?chuàng)興科技有限公司實(shí)驗(yàn)指令第一章實(shí)驗(yàn)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(gè)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(jī)數(shù)據(jù)采集卡伺服驅(qū)動(dòng)器電機(jī)編 碼器輸出電機(jī) 1板球電機(jī) 2計(jì)算機(jī)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(dòng)器、數(shù)據(jù)采集卡、 DC 伺服電 機(jī)等主體、驅(qū)動(dòng)器、 DC 伺服電機(jī)、電源和數(shù)據(jù)采集卡都安裝在實(shí)驗(yàn) 箱內(nèi)，實(shí)驗(yàn)箱通過兩條 USB

3、數(shù)據(jù)線與上位機(jī)交換數(shù)據(jù)，另一條線連 接 220 伏交流電源1深圳元?jiǎng)?chuàng)興科技有限公司實(shí)驗(yàn)指令|第 2 章系統(tǒng)控制原理介紹本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是基于現(xiàn)代控制理論和模糊控制中的自動(dòng)控制板球系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)原理是 :球位采集卡采集觸摸屏上的球位數(shù)據(jù)，電 機(jī)數(shù)據(jù)采集卡采集兩臺(tái)電機(jī)尾部的編碼器數(shù)據(jù)， 電機(jī)通過連桿與平板 連接，通過計(jì)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(dòng)控制中的各種理論轉(zhuǎn)換算法計(jì) 算控制量計(jì)算機(jī)通過 USB 數(shù)據(jù)線將控制量發(fā)送給伺服驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng) 器控制電機(jī)， 電機(jī)尾部的編碼器連接到驅(qū)動(dòng)器形成閉環(huán)， 從而實(shí)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(jì)算機(jī)，兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器，兩個(gè) DC 電機(jī)，板球電機(jī)數(shù)據(jù)采集卡， 兩個(gè)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(gè)控制目標(biāo)。一個(gè)是定位，即控制球移動(dòng)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(dòng)， 例如圓形或矩形整 個(gè)過程是動(dòng)態(tài)的，顯示平板的上下運(yùn)動(dòng)，即電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。板球系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，所以采樣時(shí)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(gè)在自動(dòng)控制原理課上學(xué)過的相應(yīng)的控制 器來實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制， 并使其穩(wěn)定。 以下是為將該系統(tǒng)與自動(dòng)控制 原理相結(jié)合而設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)。2深圳元?jiǎng)?chuàng)興科技有

5、限公司實(shí)驗(yàn)指令|第 199 章實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) -運(yùn)動(dòng)控制基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)的目的是讓實(shí)驗(yàn)者熟悉旋轉(zhuǎn)編碼器和觸摸屏的基本原理， 掌握計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)采集卡對(duì)編碼器和觸摸屏的數(shù)據(jù)采集方法， 以及計(jì) 算機(jī)對(duì)電機(jī)控制的基本原理和方法， 并了解其中兩個(gè)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(duì)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(jī)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(gè)具有一定直徑的圓板， 該圓板被等分成多個(gè)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(shí)， 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(hào)， 光信號(hào)被光電檢測器件 檢測并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)信號(hào)處理電路整形、放大、分頻、計(jì)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(hào)發(fā)送到方向識(shí)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(diǎn)定位 的每轉(zhuǎn)一個(gè)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(dòng)一個(gè)分辨率角度都會(huì)發(fā)出一個(gè)脈沖 信號(hào)，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(dòng)比轉(zhuǎn)換而來。根據(jù)脈沖頻率；根據(jù) A、B 相位信號(hào)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(hào)是數(shù)字信號(hào)，可以由計(jì)算機(jī)直接 處理。？ 360no3深圳元?jiǎng)?chuàng)興科技有限公司實(shí)驗(yàn)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(gè)觸摸屏所謂的觸摸屏是每個(gè)

8、人都可以使用的計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備，或者從市 場角度來看每個(gè)人都可以用來與計(jì)算機(jī)通信的設(shè)備。 其本質(zhì)是一個(gè)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(gè)特點(diǎn) :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(gè)絕對(duì)坐標(biāo)，在手指接觸的地方，它不需 要第二個(gè)動(dòng)作，不像鼠標(biāo)，它是一套相對(duì)定位系統(tǒng)。第三，它可以檢 測手指的觸摸動(dòng)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)