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概述
球杆系统分为执行系统和控制系统两大组成部分。
执行系统是一个典型的四连杆机构，横杆由一根带刻度的不锈钢杆和一根直线位移传感器组成，可以绕其左边的支点旋转，通过控制横杆的角度，就可以控制小球的在横杆上的位置。执行系统采用直流伺服电机驱动，通过控制电机轴的转角，就可以实现对横杆角度的控制。控制系统采用智能伺服运动控制器，它是基于最新DSP 控制器技术的24-36V，3A全数字智能伺服驱动单元，可以控制直流无刷、有刷或永磁同步交流电机。通过直线位移传感器采集小球的位置，控制器根据位置误差计算控制量，控制电机轴的转角，从而控制横杆的角度，使小球稳定在目标位置。
球杆系统实验软件采用嵌入式实时控制系统和MATLAB实时控制系统，嵌入式数字控制系统采用IPM Motion Studio图形化显示界面。MATLAB实时控制系统采用Simulink进行实时控制，方便用户进行各项基础实验以及算法开发。
系统特点
- 外形美观大方，开放式的机械和电气结构。
- 系统运行简单、易于操作、使用安全。
- 可以满足本科教学实验，课程设计，毕业设计以及算法研究等要求。
- 主要零部件采用工业常用零部件，系统运行可靠，使用寿命长。
系统模型
不考虑摩擦等因素的影响，该系统是一个典型的惯性系统，小球位置与电机输出转角的传递函数为：
主要技术指标
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有效控制行程
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400mm
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小球直径
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30mm
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控制精度
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±1mm
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电机额定功率
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70W
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同步带减速比
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4
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电源
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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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长´宽´高
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530mm´200mm´332mm
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系统控制结构
控制软件界面
IPM Motion Studio控制界面：
MATLAB控制界面：
数字控制参考实验内容
- 系统建模，采用牛顿力学等方法对系统进行建模分析
- 系统的开环响应特性分析
- PID控制器设计
- 根轨迹控制器设计
- 频率响应控制器设计
- 用户自定义控制算法
该系统还可与模拟量控制系统搭配（详见模拟量控制系统宣传页），主要参考实验内容如下：
- 信号跟随与滤波处理
- 典型环节的阶跃响应实验
- 模拟P、PD、PID控制器实验
定购指南
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产品代码
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产品名称
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产品描述
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GBB1004
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球杆系统
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ABB-MB-1004 球杆系统本体
ABB-EB-1004 电控模块
S-UP-IPM IPM Motion Studio软件开发平台
S-UP-MAT 固高Simulink通用软件实验平台
AANA-1001 （可选配模拟量控制系统）
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GBB1014
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球杆系统与调速控制实验平台
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ABB-MB-1014 球杆系统与调速控制本体
ABB-EB-1014 电控模块
S-UP-IPM IPM Motion Studio软件开发平台
S-UP-MAT 固高Simulink通用软件实验平台
S-UP-LAB LabVIEW实验软件
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附：智能伺服模块的主要技术特征
- 内嵌智能全数字伺服驱动单元
- 适用于直流无刷、永磁同步交流和直流有刷电机
- 应用IPM Motion Studio可以电机的快速设置，调整和运动编程
- 强大的TML指令集用于定义和执行运动程序
- 16种可编程事件触发器，能使运动模式实时改变
- 自动子程序（TML中断）用于监控12种以上情况，如：保护触发器，通讯或控制误差等
- 运动程序可由数字输入触发
- 通过模拟输入可在线进行运动参数的设定或调整
- 通过对原点信号输入（CAPH）或编码器INDEX信号输入(CAPI)进行精确位置俘获。
- 11个以上的通用数字I/O，可在TML级作为输入或输出进行编程
- 2个专用输入作为限位开关信号输入
- 3路模拟输入用于外部参考值、反馈和力矩限制或作为通用模拟输入
- 四倍频编码器接口
- RS232，RS485串口通讯接口
- 32K×16零等待SRAM内存，4K×16 EEROM用于存贮TML程序
- 紧凑、开放的结构设计（64mm×104mm）
- 标称PWM转换频率：20KHZ，力矩环标称刷新频率：10KHZ，速度/位置环标称刷新频率：1KHZ
- 电源电压： 5V DC(逻辑)/12～36V(功放)，最大持续电流：3A，峰值电流：（最长1秒）6.3A
- 最小负载电感：200μН
- 运行环境温度：0～50℃
直流伺服的主要技术参数：
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