【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及位姿增稳，具体涉及一维旋转倒立摆实验仪。
技术介绍
1、作为工业控制的核心，经典控制理论仍是工程应用中应用最广泛的理论，随着运动控制的更新迭代，人们对于控制算法的要求逐步提高，为此产生了多种控制实验仪模型；倒立摆实验仪是一种利用电子控制系统，通过控制算法将摆杆保持在一个稳定姿态的仪器，常被运用在智能车以及机器人等领域；通过更改实验算法，可以直观的观测到控制算法对于实验仪的作用。
2、在倒立摆实验仪基础上，提出一维旋转倒立摆实验仪；本一维旋转倒立摆实验仪，利用霍尔高精度角度传感器获取当前摆杆位姿，再采用先进pid算法控制直流减速电机进行位姿增稳，具有较高精度，并且在旋转盘与柱体之间安置滑环并增加了薄壁轴承，使得旋转盘运动更加精准；还设置了磁吸连接器，方便旋转倒立摆实验仪的收纳与结合，并易于更换实验器材，使得实验项目更加丰富。
技术实现思路
1、本专利技术目的是提供一款对于控制算法的实验仪教具，使用控制算法对实验仪进行运动控制，使得实验仪在旋转或受到外力干扰时，摆杆始终保持目标状态(垂直向上)。
2、本专利技术实施例提供了一款针对控制算法的实验仪，包括：主控电路板，采集-控制电路板，连接器电路板，外接器件，整体结构以及电路连接框图：
3、所述主控电路板，包括：arduino pro mini单片机(15)、usb接口、dc12v电源接口、sma插座、xh2.54贴片插座；
4、所述采集-控制电路板，包括：xh2.54贴片插座
5、所述连接器电路板，包括：xh2.54贴片插座、磁吸连接器公座；
6、所述外接器件，包括：tb6612电机驱动模块；
7、所述整体结构，包括：显示台(6)、显示台底座(8)、上桶体(4)、下桶体(5)、桶体底壳(9)、上旋转盘(2)、下旋转盘(3)、摆杆(1)，摆杆与霍尔高精度角度传感器之间使用旋转轴连接在一起；
8、所述电路连接框图，包括：220v市电(10)、滑环(7)、tb6612电机驱动模块、霍尔高精度角度传感器、arduino pro mini单片机(15)，电源适配器(11)将220v市电(10)转换为dc12v，通过dc-005插座连接主控电路板，对于不同传感器驱动电压不同，输入的dc12v电源有两方面作用，一方面通过连接器电路板至采集-控制板对直流减速电机(14)进行供电，并通过滑环(7)过线对霍尔高精度角度传感器进行供电，一方面通过电源转换电路将dc12v转换成dc5v电源给主控电路板的arduino pro mini单片机(15)进行供电，霍尔高精度角度传感器向主控电路板中的arduino pro mini单片机(15)发送位姿数据，arduino pro mini单片机通过串级pid算法处理完数据后向直流减速电机(14)发送控制命令；
9、优选的是，还包括：上旋转盘(2)与下旋转盘(3)之间使用开孔沉头磁吸进行连接，并在内部设计备用手拧螺丝以及摆杆的固定槽；
10、优选的是，还包括：一个滑环(7)，位于下旋转盘(3)以及上桶体(4)之间，用于旋转盘连通，输送能源和信号；
11、优选的是，还包括：上桶体(4)以及下桶体(5)，分别固定滑环以及直流减速电机；
12、优选的是，还包括：两个轴承，分别位于摆杆(1)与霍尔高精度角度传感器之间的旋转轴以及下旋转盘(3)与上桶体(4)之间，前者用于固定轴，使得摆杆的摆动可以带动霍尔高精度角度传感器旋转，后者用于使旋转盘进行旋转以及承重；
13、优选的是，还包括：三对磁吸连接器，分别固定在桶体底壳(9)以及显示台底座(8)上，方便实验仪的分离、更换；
14、优选的是，还包括：其主控电路板包括arduino pro mini单片机(15)、usb接口、dc12v电源接口、sma插座、xh2.54贴片插座；采集-控制电路板包括xh2.54贴片插座、tb6612电机驱动模块、磁吸连接器母座；连接器电路板包括xh2.54贴片插座、磁吸连接器公座；
15、与现有技术相比，本专利技术实施例主要有以下优点：
16、1.本专利技术在实验测试环节使用方便，操作简单，触动摆杆便可对实验仪的位姿控制效果进行测试。
17、2.本专利技术在旋转盘与上桶体间使用滑环进行过线，从而防止霍尔高精度角度传感器发生线路缠绕现象。
18、3.本专利技术各多处使用磁吸结构进行固定，结构可靠，外观设计比较美观，便于拆卸且可以根据需求更换器材。
19、4.本专利技术在摆杆顶端开槽，可安装螺丝用于对摆杆的重量进行增减，方便且不影响整体美观。
20、5.本专利技术的一维旋转倒立摆实验仪具有明显的控制效果，抗干扰性强等特点。具体数据表现为角度在300ms内经过小幅度波动后稳定在设定值，角速度变化范围为±1s-1内。
21、6.本专利技术绝大多数结构使用3d打印技术，在极大的减轻整体重量以及占地面积的同时，还能保证运动时的稳定效果。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种一维旋转倒立摆实验仪，其特征在于，包括：主控电路板，采集-控制电路板，连接器电路板，外接器件，整体结构以及电路连接框图：
2.根据权利要求1所述一维旋转倒立摆实验仪，其特征在于，包括：上旋转盘(2)与下旋转盘(3)之间使用开孔沉头磁吸进行连接，并在内部设计备用手拧螺丝以及摆杆的固定槽。
3.根据权利要求1所述一维旋转倒立摆实验仪，其特征在于，包括：一个滑环(7)，位于下旋转盘(3)以及上桶体(4)之间，用于旋转盘连通，输送能源和信号。
4.根据权利要求1所述一维旋转倒立摆实验仪，其特征在于，包括：上桶体(4)以及下桶体(5)，分别固定滑环以及直流减速电机。
5.根据权利要求1所述一维旋转倒立摆实验仪，其特征在于，包括：两个轴承，分别位于摆杆(1)与霍尔高精度角度传感器之间的旋转轴以及下旋转盘(3)与上桶体(4)之间，前者用于固定轴，使得摆杆的摆动可以带动霍尔高精度角度传感器旋转，后者用于使旋转盘进行旋转以及承重。
6.根据权利要求1所述一维旋转倒立摆实验仪，其特征在于，包括：三对磁吸连接器，分别固定在桶体底壳(9
7.根据权利要求1所述一维旋转倒立摆实验仪，其特征在于，包括：其主控电路板包括Arduino Pro Mini单片机(15)、USB接口、DC12V电源接口、SMA插座、XH2.54贴片插座；采集-控制电路板包括XH2.54贴片插座、TB6612电机驱动模块、磁吸连接器母座；连接器电路板包括XH2.54贴片插座、磁吸连接器公座。
...【技术特征摘要】
1.一种一维旋转倒立摆实验仪，其特征在于，包括：主控电路板，采集-控制电路板，连接器电路板，外接器件，整体结构以及电路连接框图：
2.根据权利要求1所述一维旋转倒立摆实验仪，其特征在于，包括：上旋转盘(2)与下旋转盘(3)之间使用开孔沉头磁吸进行连接，并在内部设计备用手拧螺丝以及摆杆的固定槽。
3.根据权利要求1所述一维旋转倒立摆实验仪，其特征在于，包括：一个滑环(7)，位于下旋转盘(3)以及上桶体(4)之间，用于旋转盘连通，输送能源和信号。
4.根据权利要求1所述一维旋转倒立摆实验仪，其特征在于，包括：上桶体(4)以及下桶体(5)，分别固定滑环以及直流减速电机。
5.根据权利要求1所述一维旋转倒立摆实验仪，其特征在于，包括：两个轴承，分...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。