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倒立摆(教学实验设备).pdf

倒立摆(教学实验设备).pdf

上传者: 哈和啊 2010-05-24 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《倒立摆(教学实验设备)pdf》,可适用于工程科技领域,主题内容包含ology倒立摆(教学实验设备)zzz务GoogolTechnGIP系列使用说明书必将此说非常感在您使如果您并请将明书交给客户谢您选购固高科技GIP符等。

ology倒立摆(教学实验设备)zzz务GoogolTechnGIP系列使用说明书必将此说非常感在您使如果您并请将明书交给客户谢您选购固高科技GIP系列倒立摆产品。用之前,请仔细阅读此说明书,确保正确使用。在使用中遇到技术故障欢迎随时来电来函咨询。此书妥善保存以备随时查阅。目录目录第一章使用之前注意事项安全警告注意下列警告,以免伤害操作人员,防止机器人本体损坏。拆封开箱以后第二章系统概述系统组成倒立摆本体电控箱内安装有如下主要部件:控制平台主要由以下部分组成:第三章准备、安装与调整运动控制器的安装连线直线型倒立摆连线圆周型旋转倒立摆连线软件安装驱动安装系统演示及实验软件的安装:第四章系统使用说明直线型系统操作步骤(基于WinMSDOS)直线一级摆操作步骤直线二级摆操作步骤一级摆软件操作说明圆周型旋转倒立摆系统操作步骤环形一级摆操作步骤圆周型旋转倒立摆系统软件说明第五章维护及常见故障处理第一章使用之前注意事项安全警告注意下列警告,以免伤害操作人员,防止机器人本体损坏。下面的“危险”和“警告”符号是按照事故可能会造成的伤害程度来确定的指出存在一个潜在的危险如不避免,可能会导致生命危险或严重伤害。指出存在一个潜在的危险如不避免可能会导致轻度或中度伤害。危险警告下面的符号指示哪些是禁止操作哪些是必须操作的。禁止操作必须操作将运动控制卡从防静电套中取出之前请将手与有效接地的导体接触一会儿以去除静电。不要用手接触卡上的芯片以免损坏运动控制卡。建议带防静电手套。不遵守该指示可能会造成控的损坏。如果是第一次使用请将摆杆卸下请运行测试程序确认系统正确无误。严禁擅自调整电机驱动器否则造成后果自负本公司概不负责。此种情况可能会导致倒立摆损坏或人身伤害。上、断电次序必须按:先开弱电(微机)进入DOS环境后开强电(电控箱)先关强电后关弱电。使用前请仔细检查连线如果码盘连线接反,或断线,将会发生冲撞。在直线型倒立摆工作时时不要站在其侧面应站在其正前方若是环行倒立摆不要站在其运动范围以内。不遵摆失坏或制卡守该指示会导致倒立速可能造成倒立摆损人身伤害。不遵守该指示可能会造成人身伤害。拆封开箱以后打开包装以后确保该产品是您所订之货检查产品在运输中是否造成损坏如机械臂本体上的光电限位开关等检查产品的部件(包括连接电缆)是否缺少。如果产品内容不符合有短缺或损坏请与本公司或经销处联系。第二章系统概述GIP系列倒立摆系统是固方位满足各类电机拖动和自动控制课程的教学需要而研制直线运动型、旋转运动型和平直线运动倒立摆的基本模电机驱动滑动小车沿直线轴承小车上加装一个单摆系统构完成各类控制课程的教学实验小车上加装一个两节摆系统摆系统。该系统可用一测试、圆周运动倒立摆的基本模系统驱动负载质量块沿圆周运同样如果在圆周运动控制模块的圆周单节或两节倒立摆系统系统组成倒立摆系统包含倒立摆本控制平台等三大部分。系统组高科技有限公司为全、开发的实验教学平台。GIP系列的主导产品由面运动型三个子系列组成。块为直线运动控制模块该模块由交流直流伺服滑动完成定位控制和速度跟踪的任务。在滑动成经典的控制教学产品单节倒立摆系统可让学生具有一个可供实验验证的平台在滑动则构成了比较复杂的控制教学平台两节倒立研究和开发各类新的控制算法。块为圆周运动控制模块该模块由交流直流伺服动完成圆周运动定位和速度跟踪的教学任务。上加装单节或两节摆系统就可构成更加复杂的可用于各类控制课程的教学和研讨。体、电控箱及由运动控制卡和普通PC机组成的成框图见图。PCI总线倒立摆本体控制平台电控箱图倒立摆系统框图倒立摆本体a)直线倒立摆本体(参照图)小车由电机通过同步带驱动在滑杆上来回运动保持摆杆平衡。电机编码器和角编码器向运动卡反馈小车和摆杆位置(线位移和角位移)。z基座z交流伺服电机z同步带z带轮z滑竿、滑套z滑台、摆杆z角编码器z限位开关图直线倒立摆本体b)环形倒立摆本体连杆由电机通过减速齿轮驱动作圆周运动保持摆杆平衡。电机编码器和角编码器向运动卡反馈连杆和摆杆位置(角位移)。z交流伺服电机驱动器z内有交流伺服电机z端子板等z减速齿轮z摆杆z连杆z角编码器等图环形倒立摆本体电控箱内安装有如下主要部件:z交流伺服驱动器zIO接口板z开关电源z开关、指示灯等电气元件图电气控制箱控制平台主要由以下部分组成:z与IBMPCAT机兼容的PC机(公司不提供)带PCIISA总线插槽zGTSVPCI、GM运动控制卡zGTSVPCI、GM运动控制卡用户接口软件z演示实验软件第三章准备、安装与调整运动控制器的安装z首先检查板卡表面是否有损坏。板卡出厂前均通过反复检查和测试保证其质量可靠。但是不排除运输等意外损坏的存在。如果板卡表面有损坏请不要使用立即与我们联系。安装运动控制器之前请先详细阅读本说明书相关内容对常用的跳线、接口及定义须有一定的了解和掌握。z为了防止静电损害运动控制器请在接触运动控制器电路或插拔运动控制器之前触摸有效接地金属物体(如计算机外壳)以泻放身体所携带的静电荷。z板卡在出厂时已经按照一般的通用要求设置成缺省状态。通常用户不需要更改他们。z关闭计算机电源打开机箱。z将运动控制卡插入空闲的ISAPCI插槽中。z运动控制器基地址设置:ISA型运动控制器出厂时默认基地址为(Hex)并连续占用个主机IO地址安装GM运动控制器之前请检查主机地址的占用情况以免地址发生冲突影响系统的工作。GTSVPCI型运动控制器基地址不用用户设置安装驱动程序时系统会自动搜索。z将GTSG运动控制器的CN端和转接板通过cm长的Pin扁平电缆(随运动控制器附)连接后插在主机的PCI插槽上(若是ISA型则插在ISA插槽上)并固定加固时注意使卡上的“金手指”完全插实不要翘屈。检查连线无误后开机若无地址冲突或其它故障关机进行下面的操作。连线直线型倒立摆连线运动控制器为GTSVPCI型:z将电气电控箱的开关打到关闭(OFF)的位置z将运动控制卡的JP插口和电控箱的CN插口用芯“D”型转接电缆连结起来z将转接头(JP)的插口和电控箱的CN插口用芯“D”型转接电缆连结起来z将电控箱的针插口和针插口和倒立摆本体相应的插口用随机附带的电缆连起来z将电气控制箱的芯航空插头与倒立摆本体上的相应插座用芯电缆连起来z将电源线一端插入电控箱插座z图为三级摆电控箱与倒立摆改装为二级摆硬件上只须去掉一级摆则去掉“编码器”和运动控制器为GMISA型:z将电控箱的开关打到关闭(OFF)z将运动控制卡的JP插口和电控z将转接头(JP)的插口和电控箱的CN插口用扁平电缆连结起来z将电控箱的针插口和针插口和倒立摆的相应插口用随机附带的电缆连起来z将电控箱的航空插头与倒立摆的相应插座用芯电缆连起来z将电源线一端插入电控箱插座另一端接入VAC电源另一端接入VAC电源机械本体的连线示意图如果从三级摆“编码器”连线即可同理若要改为“编码器”连线。的位置箱的CN插口用扁平电缆连结起来图三级摆电控箱与倒立摆本体连线示意圆周型旋转倒立摆连线由于圆周型旋转倒立摆系统把电气控制部分集成在倒立摆本体中连线时PC(带运动控制器)和本体直接相连方法同直线型倒立摆系统。软件安装驱动安装控制器为ISA型:运动控制器为GM时,由于系统运行于Dos环境,不用装驱动。控制器为PCI型:运动控制器GTSVPCI驱动程序的安装:将PCI型运动控制卡安装完毕后、计算机加电启动进入操作系统。系统自动搜索新硬件后会提示用户插入磁盘进行驱动程序的安装根据操作系统的不同选择相应的驱动程序按照提示一步步进行最后重新启动计算机。驱动程序放在光盘“GTDriver”子目录中。安装完成后,进入系统属性框。查看设备管理器中是否有“GoogolTech”标识的硬件若有则说明安装成功。若没有此硬件则需重新安装。如果没有硬件地址冲突或其它提示不要改动系统默认地址。系统演示及实验软件的安装:固高倒立摆系统控制演示软件根据操作平台的不同为用户提供了两种选择:z基于WinMSDOS的控制、实验软件系统附带的演示和实验软件运行在DOS环境下也可在Windows的DOSShell中运行但是我们强烈建议您退出Windows到DOS实模式下运行。安装改演示和实验软件请按照下面的步骤操作。在DOS环境下:z在DOS命令符C:>下键入MDPEND创建一个子目录C:PENDz将随机所带的产品光盘插入光盘驱动器假设光盘驱动器为Gz健入copyg:…GLIP*I*VLSFTBCH****c:pend将光盘中的演示文件拷贝到子目录C:PEND下。如果在Windows环境下安装进入资源管理器将光盘中的GLIP*I*VLSFTBCH*目录拷贝到空闲的硬盘空间中即可完成安装。z基于WinXP操作平台的MatlabSimulink实验、控制软件和接口软件该实验控制软件工作WindowsXP操作系统环境下不支持Windows和。系统运行时需要MATLABRelease以及SIMULINK支持。用户使用控制软件前需自行安装上述软件。实验控制软件的安装请参阅“固高摆系统与自动控制实验”指导书第四章。在正式运行系统前请详细阅读下一章。必须操作z在进行系统连线、拆卸与安装前必须关闭系统所有电源。z使用前请仔细检查连线如果码盘连线接反,或断线,将会发生冲撞。z如果是第一次使用请将同步带卸下请运行测试程序确认系统正确无误。禁止操作z站在摆两端的摆杆可达范围之内。z系统运行时将手或身体的其他部位伸入小车运行轨道之间。第四章系统使用说明直线型系统操作步骤(基于WinMSDOS)直线一级摆操作步骤)将小车推到正中位置)使摆杆处于自由下垂的静止状态)将电脑与电控箱上电)进入演示和实验软件的安装目录键入Pend启动程序)键入S时会出现一个提示对话框如下图所示:如果没有问题按TAB键将选中“确认”按钮然后按回车打开伺服否则直接按回车或ESC键取消操作)键入开始起摆)进入平衡位置后按或左右移动小车)按T停止伺服)按ALTX退出程序)关闭电脑与控制箱电源。直线二级摆操作步骤)前六步同直线一级摆的操作步骤)由于直线串联二级及以上倒立摆一级摆杆的末端扶至竖直位置)进入平衡位置后按或左右)按T停止伺服如果运行过程中)按ALTX退出程序)关闭电脑与控制箱电源。~无起摆过程键入S后用手轻扶最高感觉有控制力作用时撤手。移动小车遇到紧急情况按空格键停止必须操作•系统操作时请严格按照上述操作步骤进行任何不正确的操作步骤都可能导致倒立摆不能正确起摆和平衡并有可能导致小车撞击两端。•如果小车撞击了摆的的两端而且不能自己回到中间位置请关闭电控箱电源退出程序到DOS状态。然后把摆推到中间位置重新给电控箱上电最后键入pend重新开始操作。一级摆软件操作说明)键入Pend并回车后出现以下界面:)按C键转换为仿真界面如下再按C键在两种模式之间转换)控制算法选择键入ALTF弹出菜单用上下光标键选择不同的算法然后按回车键。弹出以下对话框:输入MatLab仿真得出的数据数据来源的详细说明请看配套的《实验指导书》。按回车保存参数并按新的算法进行控制同时保存秒钟的响应曲线。按ESC或用TAB健将焦点移到取消按钮上再按回车将取消刚才所作的改动在系统中倒立摆平衡的默认控制算法为LQR。当系统采用LQR算法进入平衡状态后可采用上面的方法将平衡控制算法切换到PID或传递函数法由此你可以观察不同的控制算法对倒立摆平衡的控制效果。由于PID和传递函数法都无法控制小车的位置因此在切换后都有可能引起小车随机向一个方向移动。此时你可以用手沿小车运动的反方向碰一下小车让小车停下来。)设置信号发生器键入ALTU,弹出菜单选择输入信号栏按回车键弹出以下对话框:输入波形代码频率幅值按确认保存并退出按取消不保存退出波形代码无信号脉冲阶跃方波正弦锯齿)观察和输出响应曲线输入信号后程序会记录五秒钟的响应曲线选择小车响应或摆杆响应出现以下对话框输入文件名例如pend按确认保存该文件到当前目录下比如是c:pend。到MatLab中运行如下指令:S=load(‘c:pendpend’)plot(S)MatLab会将保存的曲线重新绘制出来。)放大或缩小曲线幅值实时曲线界面中用四条不同颜色的线绘制角度角速度位移速度的离散值其中每个变量的单位又可以放大和缩小分别定义如下:F(F)放大(缩小)摆杆角度F(F)放大(缩小)摆杆角速度F(F)放大(缩小)小车位移F(F)放大(缩小)小车速度每次按键放大或缩小倍坐标单位)其它键盘输入a按S键打开伺服b按键起摆c按或键左右移动小车d按T键回到零位并关闭伺服e按空格键紧急停车。在实验过程中请严格按上述操作步骤进行操作!固高科技(深圳)有限公司GOOGOLTECHNOLOGY(SHENZHEN)LTD圆周型旋转倒立摆系统操作步骤环形一级摆操作步骤步骤类似于直线型倒立摆系统:z使连杆处于任一静止位置z使摆杆处于自由下垂的静止状态z将电脑上电进入DOS环境z电控箱上电z键入Pend启动程序参照步骤进行。圆周型旋转倒立摆系统软件说明)键入Pend并回车出现以下界面:)控制算法选择固高科技(深圳)有限公司GOOGOLTECHNOLOGY(SHENZHEN)LTD键入ALTF弹出菜单用上下光标键选择不同的算法然后按回车键。弹出以下对话框:输入MatLab仿真得出的数据数据来源的详细说明请看配套的《试验指导书》。按回车保存参数并按新的算法进行控制同时保存秒钟的响应曲线。按ESC或用TAB健将焦点移到取消按钮上再按回车将取消刚才所作的改动)设置信号发生器键入ALTU,弹出菜单选择扰动信号栏按回车键弹出以下对话框:输入波形代码频率幅值按确认保存并退出按取消不保存退出波形代码无信号脉冲阶跃方波正弦锯齿)观察和输出响应曲线输入信号后程序会记录五秒钟的响应曲线选择连杆响应或摆杆响应出现以下对话框固高科技(深圳)有限公司GOOGOLTECHNOLOGY(SHENZHEN)LTD输入文件名例如pend按确认保存该文件到当前目录下比如是c:pend。到MatLab中运行如下指令:S=load(‘c:pendpend’)plot(S)MatLab会将保存的曲线重新绘制出来。)以下步骤同节软件说明。固高科技(深圳)有限公司GOOGOLTECHNOLOGY(SHENZHEN)LTD第五章维护及常见故障处理定期给摆的滑秆涂抹黄油。如果同步带过松或过紧可将定位轮的紧固螺钉拧松将同步带松紧程度调整到合适再重新固定。常见故障及处理方法:故障现象可能原因相应措施驱动器报警)检查系统伺服报警连线)检查编码器的连线接口板保险电阻烧坏更换电阻接口板供电开关电源无输出更换开关电源启动软件后小车不动不起摆伺服没有打开伺服ON编码器连接部松脱拧紧紧固螺钉电机的连接部松脱拧紧紧固螺钉小车带动摆杆起摆但无法正常立到垂直位置小车离一端的限位开关过近起摆前最好将小车放在中间位置打开伺服后未起摆前小车失去控制向一个方向漂移GM所占的基地址有冲突在路径:我的电脑>控制面板>系统>设备管理器>属性>IO检查地址有没有冲突编码器连接出错检查编码器回路的连接驱动器过载关机后重新启动并消除过载原因接口板供电电源失效更换OK的开关电源接口板保险电阻烧坏更换电阻软件打开伺服后(在软件操作键“S”按下并回车后启动伺服)伺服电机没有伺服的声音pin扁平电缆连接不良重新进行CN扁平电缆的安装目录第一章使用之前注意事项安全警告注意下列警告,以免伤害操作人员,防止机器人本体损坏。拆封开箱以后第二章系统概述系统组成倒立摆本体电控箱内安装有如下主要部件:控制平台主要由以下部分组成:第三章准备、安装与调整运动控制器的安装连线直线型倒立摆连线圆周型旋转倒立摆连线软件安装驱动安装系统演示及实验软件的安装:第四章系统使用说明直线型系统操作步骤(基于WinMSDOS)直线一级摆操作步骤直线二级摆操作步骤一级摆软件操作说明圆周型旋转倒立摆系统操作步骤环形一级摆操作步骤圆周型旋转倒立摆系统软件说明第五章维护及常见故障处理

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