开源直线电机一级（二级、三级）倒立摆系统
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2020/3/25
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产品概述
开源直线电机一级（二级、三级）倒立摆（型号：lip1（2/3））是由工业级高精密直线电机、角度传感器、摆杆、控制系统和上位机组成。控制系统是基于ti tms320f28335 dsp和matlab/simulink开发。该平台结合计算机仿真和嵌入式实时控制技术，能实现硬件在回路（hil）和快速控制原型（rcp）设计的功能，是基于模型设计（mbd:model-based design）开发，可以完成如lqr最优控制、模糊控制、滑模控制、神经网络控制等运动控制理论的相关实验平台。
平台控制算法代码完全开源，系统提供典型系统的时域响应和稳定性分析、根轨迹、线性系统矫正、pid控制实验和lqr控制，以及直线电机速度控制和位置跟踪等实验内容。可以作为自动化专业、机电专业、电气专业、机器人等专业中《电机学》、《自动控制原理》、《现代控制理论》、《伺服电机与驱动技术》等课程的配套实验平台，也可作为科研工作者检验自动控制算法的科研平台。
产品特点
工业级高精密直线电机，推力输出线性度好，数学模型精确，无机械传动干扰；
基于mbd工程开发方法。建模、算法设计、仿真、代码生成和下载等均在matlab/simulink上完成；
开放式控制开发框架，代码开源，支持用户自主开发算法，如pid、lqr、滑模、模糊、神经网络等控制算法，提供开发应用实例；
支持用户摆杆伸缩定制，支撑系统建模、经典控制理论、现代控制理论、最优控制和智能控制等实验；
开发概图
开发流程图
simulink模型图
适配教材
《dsp的原理与开发》
《机电控制系统》
《自动控制原理》
《现代控制理论》
《智能控制理论》
《matlab编程与应用》
实验内容
自动控制实验：
1.系统建模与稳定性分析
2.典型环节的时域响应
3.典型系统的时域响应和稳定性分析
4.线性系统的校正
5.频率特性的测量
6.pid控制实验
7.根轨迹控制实验
8.lqr控制实验
9.自动起摆控制实验
运动控制实验：
1.直线电机原理和认知
2.直线电机的速度控制实验
3.直线电机正弦位置pid跟踪实验
性能指标
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设备名称 |
技术参数 |
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直线电机 |
尺寸 |
长540mm 宽125mm 高120mm |
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额定推力 |
30n |
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最大推力 |
50n |
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位置分辨率 |
1μm |
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最大速度 |
2m/s |
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最大加速度 |
10m/s2 |
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摆杆 |
长度 |
350mm |
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重量 |
0.091kg |
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底座重量 |
0.38kg |
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底座高度 |
25mm |
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角度编码器 |
分辨率 |
2500 |
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控制系统 |
尺寸 |
长360mmx宽260mmx高160mm |
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电源输入 |
ac220 50hz |
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控制器 |
tms320f28335数字信号发生器 |
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控制器主频 |
150mhz |
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da转换器 |
4通道；16位；输出-10v~10v；转换时间10us |
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编码器接口 |
3通道数字增量式；支持编码器或霍尔传感器 |
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其他接口 |
1路usb；1路rs232 |
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直线电机驱动器 |
elmo har5/60或har8/100 |
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直线电机控制模式 |
支持电流环、速度环、位置环三种模式 |
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上位机 |
控制 |
15个参数实时调节 |
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显示 |
10个参数实时波形显示 |
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