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传统倒立摆
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直线电机倒立摆
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动力装置
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旋转电机:需要传动机构把旋转动能转换为直线运动
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直线电机:结构简单,不需要传动机构,被称为“零传动”
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扰动因素
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多:传动机构有间隙和摩擦,柔性带传动会有带的振动、伸缩以及延迟给系统引入噪声
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无:无需传动机构;无间隙;无摩擦;建模仿真结果与实时控制的结果基本吻合
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倒立摆模型
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因为干扰的缘故,很难建立精确的数学模型,这对算法的验证带来不确定性因素
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干扰小,尤其采用以色列ELMO公司先进的驱动器作为直线电机的驱动器,电机输出力与控制电压严格成正比,能建立倒立摆系统精确的数学模型
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效果
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精度
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低:干扰因素多,误差大
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高:误差微小
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稳定性
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较低:传动机构的迟滞,振动等使倒立摆无法达到平衡点
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高:可以保持倒立摆,能达到平衡点不动
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性能
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较差:低速;低加速;动态性能差
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优:高速;高加速;优越的动态性能
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开发环境
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控制系统不对用户开放,基本采用“C”语言进行开发,对于较少从事编 程的 老师和同学开发难度大,周期长
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方便的MATLAB和Simulink开发平台,同时控制系统完全开放,能使研究人员充分利用直线电机倒立摆平台及其基于TMS 320F 2812DSP的控制系统,开发周期短
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寿命
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较短:传动机构因摩擦会使磨损加剧,倒立摆的数学模型易改变,为控制带来新的问题
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长:零传动,几乎无磨损,对倒立摆的控制参数影响小
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