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概述
球桿系統是為自動控制、機械電子、電氣工程等專業的基礎控制課程而設計的教學實驗設備，因具有開環不穩定的特性，需要設計控制器才能控制小球的位置，可滿足自動控制原理、現代控制工程等課程的實驗要求，也可以作為電機學、電機與拖動、模式識別等課程的實驗設備。
球桿系統分為執行系統和控制系統兩大組成部分。
執行系統是一個典型的四連桿機構，橫桿由一根帶刻度的不銹鋼桿和一根直線位移傳感器組成，可以繞其左邊的支點旋轉，通過控制橫桿的角度，就可以控制小球的在橫桿上的位置。執行系統采用直流伺服電機驅動，通過控制電機軸的轉角，就可以實現對橫桿角度的控制。控制系統采用智能伺服運動控制器，它是基于最新DSP 控制器技術的24-36V，3A全數字智能伺服驅動單元，可以控制直流無刷、有刷或永磁同步交流電機。通過直線位移傳感器采集小球的位置，控制器根據位置誤差計算控制量，控制電機軸的轉角，從而控制橫桿的角度，使小球穩定到目標位置。
球桿系統實驗軟件采用嵌入式實時控制系統和MATLAB實時控制系統，嵌入式數字控制系統采用IPM Motion Studio圖形化顯示界面。MATLAB實時控制系統采用Simulink進行實時控制，方便用戶進行各項基礎實驗以及算法開發。
主要技術指標
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有效控制行程
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400mm
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小球直徑
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30mm
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控制精度
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±1mm
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電機額定功率
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35W
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同步帶減速比
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4
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電源
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AC220V 50HZ 1A（可配AC110V）
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重量
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<10Kg
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長´寬´高
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600mm´300mm´400mm
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系統控制結構
控制軟件界面
IPM Motion Studio及MATLAB控制界面
模擬量控制系統：
該模擬量控制系統采用典型的運算放大器和驅動芯片以及信號發生電路，可以搭建典型的信號跟隨電路，PID控制電路，完成模擬量控制實驗。
主要實驗內容：
- 信號跟隨與濾波處理。
- 典型環節的階躍響應實驗。
- 模擬P，PD，PID控制器實驗。
數字控制參考實驗內容
- 系統建模，采用牛頓力學等方法對系統進行建模分析。
- 系統的開環響應特性分析。
- PID控制器設計。
- 根軌跡控制器設計。
- 頻率響應控制器設計。
- 用戶自定義控制算法。
定購指南
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產品代碼
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產品名稱
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產品描述
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GBB1004
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球桿系統
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ABB-MB-1004 球桿系統本體
ABB-EB-1004 電控模塊
S-UP-IPM IPM Motion Studio軟件開發平臺
S-UP-MAT 固高Simulink通用軟件實驗平臺
AANA-1001 （可選配模擬量控制系統）
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附：智能伺服模塊的主要技術特征
- 內嵌智能全數字伺服驅動單元
- 適用于直流無刷、永磁同步交流和直流有刷電機
- 應用IPM Motion Studio可以電機的快速設置，調整和運動編程
- 強大的TML指令集用于定義和執行運動程序
- 16種可編程事件觸發器，能使運動模式實時改變
- 自動子程序（TML中斷）用于監控12種以上情況，如：保護觸發器，通訊或控制誤差等
- 運動程序可由數字輸入觸發
- 通過模擬輸入可在線進行運動參數的設定或調整
- 通過對原點信號輸入（CAPH）或編碼器INDEX信號輸入(CAPI)進行精確位置俘獲。
- 11個以上的通用數字I/O，可在TML級作為輸入或輸出進行編程
- 2個專用輸入作為限位開關信號輸入
- 3路模擬輸入用于外部參考值、反饋和力矩限制或作為通用模擬輸入
- 四倍頻編碼器接口
- RS232，RS485串口通訊接口
- 32K×16零等待SRAM內存，4K×16 EEROM用于存貯TML程序
- 緊湊、開放的結構設計（64mm×104mm）
- 標稱PWM轉換頻率：20KHZ，力矩環標稱刷新頻率：10KHZ，速度/位置環標稱刷新頻率：1KHZ
- 電源電壓： 5V DC(邏輯)/12～36V(功放)，最大持續電流：3A，峰值電流：（最長1秒）6.3A
- 最小負載電感：200μН
- 運行環境溫度：0～50℃
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