一种翘翘板平衡实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种翘翘板平衡实验装置。现有装置很难用于验证现代控制理论的不确定性。本实用新型专利技术的基座上开有凹槽，圆筒活动设置在凹槽内，可以沿凹槽滚动，翘板活动设置在圆筒上；翘板上表面的两端对应设置有两个支架，支撑杆的两端分别与两个支架固定连接，支撑杆活动穿过两个小车设置；翘板上表面固定设置有齿条，齿条与支撑杆平行；两个小车的底部的一侧设置有轮子，两个小车的轮子与齿条配合连接，两个小车可以沿齿条运动；翘板下表面的两端对应设置有两个距离测量传感器。本实用新型专利技术在工作中通过凹槽内圆筒的自由滚动实现了翘板支撑点的变化，进而改变系统自身参数，在科研教学中可以验证鲁棒控制方法的可行性及有效性。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于科研教学实验装置，具体涉及一种翘翘板平衡实验装置。
技术介绍
近年来，现代控制理论发展的一个焦点是在不确定因素得影响下，如何有效的控 制被控对象，尽可能的减小不确定因素对控制系统品质的影响，从而能够使控制系统达到 稳定的控制效果。控制理论发展围绕这一焦点，现代控制理论学者提出了许多有效的控制 系统设计方法，如自适应控制、鲁棒控制、模糊控制、智能控制、神经网络控制等等，然而同 这些现代控制理论的先进性相比，真正可以用于实验验证的手段却非常有限。通过对翘翘 板平衡装置的控制可以作为一种实验验证的手段。现有的翘翘板平衡系统主要通过对翘板上的小车进行控制来维持翘板的平衡，在 控制过程中须主要考虑是来自外界的干扰，目前对翘翘板平衡系统的控制策略有如此之 多，而且有许多控制策略都对翘板平衡进行了稳定控制，但绝大多数都没考虑平衡系统本 身的参数在可变的情况下，各种现代控制策略还能否对翘翘板平衡装置进行有效的控制。目前很少将翘翘板作为教学实验装置用来验证现代控制策略的有效性及可行性。 通常翘板平衡装置的参数是不可变的，在这种情况下，就无法验证鲁棒控制在参数可变的 情况下的优越性，进而限制了翘翘板平衡装置在教学实验中的应用。鲁棒控制理论的正确 性及实际应用中的可行性需要一个按其理论设计的控制器去控制一个典型对象来验证。根 据鲁棒控制这种参数可变的需要，我们对翘板平衡装置进行了改造，设计了一种参数可变 的平衡装置——翘板支撑点不固定的平衡系统，该装置可以用来直接验证各种鲁棒控制算 法。对翘翘板支撑点可变的平衡装置的研究具有重要的工程背景。如对多自由度扰动 的非线性问题、多自由度系统的鲁棒性问题、随动问题、镇定问题及跟踪问题等的研究。综上所述，现有翘翘板平衡装置的设计参数均为固定值，单单考虑来自外界因素 对系统的扰动，很难用于验证现代控制理论的不确定性。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种自身支撑点可变的翘板平衡装置。本技术包括水平基座、翘板以及两个小车。基座上开有凹槽，圆筒活动设置在 凹槽内，可以沿凹槽滚动，翘板活动设置在圆筒上。翘板上表面的两端对应设置有两个支 架，支撑杆的一端与一个支架固定连接、另一端与另一个支架固定连接，支撑杆活动穿过两 个小车设置。翘板上表面固定设置有齿条，齿条与支撑杆平行。两个小车的底部的一侧设 置有轮子，两个小车的轮子与齿条配合连接，两个小车可以沿齿条运动。翘板下表面的两端 对应设置有两个距离测量传感器，距离测量传感器与一微型控制器进行数据连接，通过具 体可行的算法来控制两端小车的运动方向及速度，达到维持翘板装置的平衡。本技术的平衡装置在工作中通过凹槽内圆筒的自由滚动实现了翘板支撑点 的变化，进而改变系统自身参数，在科研教学中可以验证鲁棒控制方法的可行性及有效性。附图说明图1是本技术的结构示意图。具体实施方式如图1所示，一种翘翘板平衡实验装置包括水平基座1、翘板4以及两个小车8-1 和8-2。基座1上开有凹槽2，圆筒3活动设置在凹槽2内，可以沿凹槽2滚动，翘板4活动 设置在圆筒3上。翘板4上表面的两端对应设置有两个支架7-1和7-2，支撑杆9的一端 与一个支架7-1固定连接、另一端与另一个支架7-2固定连接，支撑杆9活动穿过两个小车 8-1和8-2设置。翘板4上表面固定设置有齿条5，齿条5与支撑杆9平行。两个小车8_1 和8-2的底部的一侧设置有轮子，两个小车的轮子与齿条配合连接，两个小车可以沿齿条 运动。翘板4下表面的两端对应设置有两个距离测量传感器6，距离测量传感器与一微型控 制器进行数据连接，通过具体可行的算法来控制两端小车的运动方向及速度，达到维持翘 板装置的平衡。该翘翘板平衡实验装置的工作过程如下初始状态时，翘板完全处于倾斜状态，工作状态开始后，两端的小车将开始运动， 通过距离测量传感器测量得到的数据作为系统的输出量，用于微型控制器的输入，控制器 通过有效的算法来控制安装在小车上的伺服电机达到驱动小车后轮作用，使两端小车产生 相对运动，从而使翘板处于平衡位置，在小车运动过程中，圆筒在凹槽内相对于翘板会有一 定的滚动，使在维持翘板平衡过程中受到系统自身不确定因素的影响，使整个过程处于一 动态平衡状态。距离测量传感器可与一微型控制器之间进行通信，通过微型控制器上的软 件并设计可行性的算法来有效的控制小车的运动，圆筒的滚动使系统的参数得到改变，整 个平衡装置成为一个变参数系统。正确可行的鲁棒控制算法能在稳定裕度范围内使翘板维 持平衡，从而验证了算法的可行性。权利要求一种翘翘板平衡实验装置，包括水平基座、翘板以及两个小车，其特征在于基座上开有凹槽，圆筒活动设置在凹槽内，可以沿凹槽滚动，翘板活动设置在圆筒上；翘板上表面的两端对应设置有两个支架，支撑杆的一端与一个支架固定连接、另一端与另一个支架固定连接，支撑杆活动穿过两个小车设置；翘板上表面固定设置有齿条，齿条与支撑杆平行；两个小车的底部的一侧设置有轮子，两个小车的轮子与齿条配合连接，两个小车可以沿齿条运动；翘板下表面的两端对应设置有两个距离测量传感器。专利摘要本技术涉及一种翘翘板平衡实验装置。现有装置很难用于验证现代控制理论的不确定性。本技术的基座上开有凹槽，圆筒活动设置在凹槽内，可以沿凹槽滚动，翘板活动设置在圆筒上；翘板上表面的两端对应设置有两个支架，支撑杆的两端分别与两个支架固定连接，支撑杆活动穿过两个小车设置；翘板上表面固定设置有齿条，齿条与支撑杆平行；两个小车的底部的一侧设置有轮子，两个小车的轮子与齿条配合连接，两个小车可以沿齿条运动；翘板下表面的两端对应设置有两个距离测量传感器。本技术在工作中通过凹槽内圆筒的自由滚动实现了翘板支撑点的变化，进而改变系统自身参数，在科研教学中可以验证鲁棒控制方法的可行性及有效性。文档编号G05B13/04GK201616007SQ20102015123公开日2010年10月27日 申请日期2010年4月2日 优先权日2010年4月2日专利技术者刘向阳, 朱亚萍, 赵晓东 申请人:杭州电子科技大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种翘翘板平衡实验装置，包括水平基座、翘板以及两个小车，其特征在于：基座上开有凹槽，圆筒活动设置在凹槽内，可以沿凹槽滚动，翘板活动设置在圆筒上；翘板上表面的两端对应设置有两个支架，支撑杆的一端与一个支架固定连接、另一端与另一个支架固定连接，支撑杆活动穿过两个小车设置；翘板上表面固定设置有齿条，齿条与支撑杆平行；两个小车的底部的一侧设置有轮子，两个小车的轮子与齿条配合连接，两个小车可以沿齿条运动；翘板下表面的两端对应设置有两个距离测量传感器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晓东，朱亚萍，刘向阳，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]