【技术实现步骤摘要】
本技术属于自动控制技术的科研与教学实验装置领域，具体涉及一种直线电机驱动的倒立摆。
技术介绍
在动力学和控制领域倒立摆系统是一个经典的实验装置，是检验控制方法有效的平台，由于倒立摆系统是一个典型的快速、多变量、非线性、强耦合、自然不稳定系统，而且由于它在控制过程中，能有效反映诸如镇定性、鲁棒性、随动性以及跟踪等许多关键问题，因此人们常常利用倒立摆检验各种控制算法对不稳定性、非线性和快速系统的控制能力，以及各种控制算法的有效性。而多级摆控制是控制领域研究的难点。传统的倒立摆系统基本上是采用旋转伺服电机驱动，通过钢丝绳或皮带等传动机构，将电机的旋转运动转化成直线运动，驱动导轨上的小车运动，以控制倒立摆倒立平衡。因传动过程中会有摩擦和间隙，而柔性带传动会有带的振动、伸缩以及延迟，使控制系统中混杂有较大的噪声和高频干扰。由于这些干扰，很难建立精确的数学模型，并且影响控制算法的验证和不同算法间的评估。因此旋转电机对倒立摆系统的设计没有益处。同时，传统倒立摆的驱动方式决定了系统的速度和加速度都比较低，无法适应高响应速度的控制实验。目前，已有关于直线电机倒立摆的研究，例如一种...
【技术保护点】
一种直线电机倒立摆，其特征在于：包括一对支撑座（1）、导轨（2）、直线电机、小车（5）、角度编码器、线性编码器（7）、摆杆和拖链（15）；其中角度编码器和摆杆构成摆杆机构；所述导轨（2）为U形槽钢状，两端分别固定在一对支撑座（1）上，且导轨（2）的槽口位于垂直方向的一侧；所述小车（5）为倒U形块状，小车（5）跨设在导轨（2）上，第一角度编码器（6）通过底座（8）固定设于小车（5）的顶部，摆杆的一端连接着第一角度编码器（6）；直线电机定子（3）均布在导轨（2）的槽口内上下两侧的水平内壁上，直线电机动子（4）的一端固定设于小车（5）的一侧直立内壁上，直线电机动子（4）的另一端配...
【技术特征摘要】
1.一种直线电机倒立摆，其特征在于：包括一对支撑座（1）、导轨（2）、直线电机、小车（5）、角度编码器、线性编码器（7）、摆杆和拖链（15）；其中角度编码器和摆杆构成摆杆机构；所述导轨（2）为U形槽钢状，两端分别固定在一对支撑座（1）上，且导轨（2）的槽口位于垂直方向的一侧；所述小车（5）为倒U形块状，小车（5）跨设在导轨（2）上，第一角度编码器（6）通过底座（8）固定设于小车（5）的顶部，摆杆的一端连接着第一角度编码器（6）；直线电机定子（3）均布在导轨（2）的槽口内上下两侧的水平内壁上，直线电机动子（4）的一端固定设于小车（5）的一侧直立内壁上，直线电机动子（4）的另一端配合位于导轨（2）的槽口内，且与直线电机定子（3）相对应；小车（5）的另一侧直立内壁上设有线性编码器（7），导轨（2）槽口对应的垂直方向的另一侧外部设有磁栅（22），磁栅（22）和线性编码器（7）相对应；所述拖链（15）的一端固定连接着小车（5）。2.根据权利要求1所述的一种直线电机倒立摆，其特征在于：所述直线电机为无铁芯永磁同步直线电机。3.根据权利要求1所述的一种直线电机倒立摆，其特征在于：所述摆杆机构为一级摆杆机构，包括第一角度编码器（6）、第一连接机构和第一摆杆（91），第一摆杆（91）的长度为0.14～0.2m；所述第一连接机构由第一环形支座（10）和第一连接轴（11）组成，第一连接轴（11）呈水平状插装在第一环形支座（10）的支座孔内，第一连接轴（11）的一端固定连接着第一角度编码器（6）的输出轴，另一端固定连接着第一摆杆（91）的一端。4.根据权利要求1所述的一种直线电机倒立摆，其特征在于：所述摆杆机构为二级摆杆机构；包括第一角度编码器（6）、第二角度编码器（12）、第一连接机构、第二连接机构、第一摆杆（91）和第二摆杆（92），第一摆杆（91）的长度为0.14～0.2m，第一摆杆（91）和第二摆杆（92）的长度比为1.7；所述第一连接机构由第一环形支座（10）和第一连接轴（11）组成，第一连接轴（11）呈水平状插装在第一环形支座（10）的支座孔内，第一连...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵韩，于蓉蓉，甄圣超，黄康，孙国强，陈现敏，邵可，
申请(专利权)人：合肥工业大学智能制造技术研究院，
类型：新型
国别省市：安徽;34
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