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(jī)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(xiàng)2.1.1開機(jī)注意事項(xiàng)2.1.2裝配電腦的要求2.1.3使用注意事項(xiàng)2.2系統(tǒng)使用2.2.1開機(jī)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(hù)三、XZ-IIB、XZ-IIC型倒立擺的操作講明3.1隨動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)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(jìn)展，推動(dòng)傳統(tǒng)教學(xué)方式的改革，迫使教學(xué)著眼培養(yǎng) 學(xué)生的制造能力和實(shí)際操作能力。一流的教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備為學(xué)生掌握

2、 所學(xué)知識(shí)提供可靠保證，使之能更好更快地運(yùn)用到社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐中 去。科大創(chuàng)新股份有限公司自動(dòng)化分公司研制的XZ-H型旋轉(zhuǎn)式倒立擺系統(tǒng)，是一個(gè)典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)，采納內(nèi)置DSP運(yùn)動(dòng)操縱器和力矩電機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)操縱。XZ-型倒立擺，及其功能擴(kuò)展后的位置伺服系統(tǒng)，為自動(dòng)操縱理論，計(jì)算機(jī)操縱系統(tǒng)等課程的教學(xué) 和研究，提供了這類課程全方位的教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，同時(shí)它讓學(xué)生理 解和掌握機(jī)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(kuò)展的位置伺服系統(tǒng)作為一種自動(dòng)操縱教學(xué)實(shí) 驗(yàn)設(shè)備，能夠全面地滿足自動(dòng)操縱教學(xué)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(shí)驗(yàn)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(xué)習(xí)自動(dòng)操縱課程 的學(xué)生使用它來驗(yàn)證所學(xué)的操縱理論和算法，加深對(duì)所學(xué)課程的理 解。基于DSP的旋轉(zhuǎn)式倒立4 / 23擺系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可 靠，成本低廉、體積小，是高等院校理想的自動(dòng)操縱教學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè) 備。除教學(xué)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(qiáng)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(duì)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(jī)器人學(xué)方面獲得了廣泛的應(yīng)用。因此，倒立擺設(shè)備 也是進(jìn)行操縱理論研究的理想平臺(tái)。XZ-H型倒立擺系統(tǒng)能夠方便地構(gòu)成一個(gè)位置操縱系統(tǒng)的被控對(duì)象，并

4、配置由運(yùn)算放大器組成的校正網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)箱，構(gòu)成位置操縱 系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)典操縱理論（調(diào)節(jié)原理）的教學(xué)實(shí)驗(yàn)。也可用VC+6.0實(shí)現(xiàn)模擬運(yùn)算放大器校正網(wǎng)絡(luò)的功能。通過微機(jī)配置的調(diào)節(jié)原理實(shí) 驗(yàn)軟件，在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、時(shí)域特性、頻域特性分析 和品質(zhì)校正的實(shí)驗(yàn)。此外，配置計(jì)算機(jī)操縱系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)計(jì)算機(jī) 輔助設(shè)計(jì)等課程的相關(guān)軟件，用于操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)類課程的實(shí)驗(yàn)。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(gè)多功能的教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，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(qiáng)，操縱品質(zhì)有專門大提高，可 用于多門課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)。為5 / 23教學(xué)和研究提供了現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)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(jī)直接驅(qū)動(dòng)，能夠獨(dú)立執(zhí)行實(shí)時(shí)操縱算法，脫離計(jì)算機(jī)直接運(yùn)行； 也能夠通過RS-232C串行通訊接口用計(jì)算機(jī)操縱，進(jìn)行在線操縱算 法調(diào)試，是具有獨(dú)立操縱能力和標(biāo)準(zhǔn)通訊接口的專用智能實(shí)驗(yàn)設(shè)備。 它的DSP部分、電源與電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分全部安裝在機(jī)箱內(nèi)，采納如此 圭寸閉式的結(jié)構(gòu)，不易人為損壞。運(yùn)動(dòng)部分安裝在機(jī)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(jì)算機(jī)卜R2-232C - =15DSP二j 驅(qū)動(dòng)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(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的機(jī)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(jī)，5支架，6機(jī)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(jī)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(cè)量電位器：WDD35導(dǎo)電塑料電位器，阻值：1KQ，獨(dú)立線性度：0.1%，壽命達(dá)5000萬(wàn)轉(zhuǎn)。4.直流力矩電機(jī)：70LY53永磁直流力矩電動(dòng)機(jī)，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(jī)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(jī)操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，具有強(qiáng)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(dú)立執(zhí)行實(shí)時(shí)操縱算法，也能夠通過RS-232C串行總線與計(jì)算機(jī)通訊。其要緊的性能指標(biāo)如下：1）高速靜態(tài)CMO工藝，16位定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)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