球板控制系统

概述

放在桌子上的球并不会落在地上，因为它被桌子所稳定,将球处于桌子上所要求位置并使其平衡稳定，这个问题是控制工程中最重要和最经典的问题之一。运用先进的控制技术使球所在平板上达到稳定控制，这是现代工业控制中非常重要的技术。学生有机会通过本实验系统，方便地学习控制理论的基本知识。

开源控制软件

完全基于开源系统软件的LabVIEW，使学生可以修改和测试他们自己开发的控制算法。学生可以理解控制器类型对系统的影响，并可以轻松涵盖控制器设计的概念，该系统还适用于研究生高级控制算法的设计，如鲁棒控制，自适应控制，模糊控制等。

直观的软件和界面

本系统方便的用户界面使学生易于理解平衡问题的高级控制技术，除了球的位置控制，学生还可以使球做矩形和圆形轨迹控制，学生也可以选择在平板上画出自己的路径，让球路径的跟随运动。

特征

1.已经组装好的控制平台，易于学生进行二次开发

2.使用NI LabVIEW实现先进的数字控制技术

3.采用四线触摸屏的位置传感器

4.采用无刷直流伺服电机驱动平板，这对学生来说是很熟悉的。

5.软件中集成了矩形路径和圆形路径选项。

6.使学生能够在NI myRIO平台上创建自己的实时算法

7.开放式架构，提供广泛的课件，适用于与控制系统相关的工程学科的本科课程

课程

1.球板系统的组成部分

1）无刷直流伺服电机

2）触摸屏和传感器

3）NI myRIO

4）电源箱

5）机械本体

2.PWM的基础知识

1）PWM信号理论

2）使用NI myRIO生成PWM信号

3）用PWM信号驱动伺服系统

3.系统建模

1）拉格朗日方法

2）牛顿运动定律

3）执行器建模

4.获得传递函数

1）控制系统中的反馈

2）从触摸屏读取球的位置

3）微分滤波

5.性能度量

1）时域特性

2）稳态响应与稳态误差

6.控制系统设计

1）线性控制的设计

2）PID控制和模糊控制

3）比较不同控制算法仿真和实际系统响应

7.控制系统验证

1）频率响应分析

2）实验波特图

3）截止频率确定