專利名稱：網(wǎng)絡(luò)化雙并聯(lián)倒立擺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙并聯(lián)倒立擺，特別是一種網(wǎng)絡(luò)化雙并聯(lián)倒立擺，屬于自動(dòng)控制技術(shù)的 科研與教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
倒立擺自從它誕生的那一天起，就擔(dān)負(fù)起了驗(yàn)證各種控制算法正確與否的重要角色，為 自動(dòng)控制理論的發(fā)展做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。它是一個(gè)高階次、不穩(wěn)定、多變量、非線性和 強(qiáng)耦合系統(tǒng)，對(duì)它的研究可歸結(jié)為對(duì)非線性、多變量、絕對(duì)不穩(wěn)定系統(tǒng)的研究，所以能夠有 效地反映控制中的許多關(guān)鍵問題，如非線性問題、魯棒性問題、隨動(dòng)問題、鎮(zhèn)定問題及跟蹤 問題等。許多抽象的控制概念如穩(wěn)定性、能控性、快速性和魯棒性，都可以通過擺桿角度、 位移和穩(wěn)定時(shí)間等直接度量。
對(duì)倒立擺的垂直穩(wěn)定控制深刻地揭示了自然界的一種基本規(guī)律，即一個(gè)自然不穩(wěn)定的被 控對(duì)象，通過人為的控制手段使之具有良好的穩(wěn)定性。這也剛好同時(shí)暗示了對(duì)它的研究除了 具有上述科研理論意義之外，還同時(shí)擁有重要的實(shí)際工程意義。這是因?yàn)榈沽[作為一個(gè)重 心在上，支點(diǎn)在下的被控對(duì)象，與很多日常生活及工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際對(duì)象具有相通性，如機(jī) 器人行走過程中的平衡控制、火箭發(fā)射中的垂直度控制、衛(wèi)星飛行中的姿態(tài)控制、各類伺服 機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定控制、海上鉆井平臺(tái)的穩(wěn)定控制、直升機(jī)飛行控制、化工過程控制等，其控制方 法已廣泛應(yīng)用在冶金、石化、機(jī)械、食品、制藥、航空航天及軍事系統(tǒng)等各個(gè)領(lǐng)域。
但當(dāng)前的大部分倒立擺系統(tǒng)還是以在擺桿上不斷鉸鏈新的擺桿，來增加系統(tǒng)的級(jí)數(shù)和復(fù) 雜性，如一級(jí)倒立擺、二級(jí)倒立擺、三級(jí)倒立擺等，對(duì)象的輸入大多為單輸入系統(tǒng)，并且這 樣的倒立擺系統(tǒng)本身的耦合性還不夠強(qiáng)。同時(shí)，由于倒立擺裝置本身價(jià)格昂貴，使得很多針 對(duì)它的研究算法還僅限于理論上的建模與仿真，對(duì)諸多實(shí)際約束問題考慮不夠充分，從而與 實(shí)際應(yīng)用的效果還存在一定的距離(甚至算法本身可行性較低，難以實(shí)現(xiàn)等)。另外，現(xiàn)在的 網(wǎng)絡(luò)控制算法也得到了越來越廣泛的研究，然而現(xiàn)實(shí)中還缺乏實(shí)際復(fù)雜的強(qiáng)耦合多變量和實(shí) 時(shí)性要求較高的控制對(duì)象和相應(yīng)的控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，所以很多針對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)控制研究還 限制在理論研究和仿真階段
發(fā)明內(nèi)容
一
為了解決以上諸多問題，本發(fā)明的目的在于提供一種多輸入、強(qiáng)耦合、多變量的網(wǎng)絡(luò)化 雙并聯(lián)倒立擺。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下
本發(fā)明所述的網(wǎng)絡(luò)化雙并聯(lián)倒立擺，包括含有兩個(gè)擺桿、兩輛小車、 一根彈簧、兩個(gè)電 機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器的雙并聯(lián)倒立擺、本地控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，其特征在于
(1) 有兩個(gè)對(duì)稱的擺體，其上固定安裝兩個(gè)滑軌和所述兩個(gè)電機(jī)，有兩輛小車分別由所 述兩個(gè)電機(jī)帶動(dòng)在所述兩個(gè)滑軌上來回自由運(yùn)動(dòng)，所述兩個(gè)擺桿分別通過兩個(gè)聯(lián)軸器鉸鏈在 所述兩輛小車上，所述兩個(gè)擺桿之間通過一根彈簧進(jìn)行連接，所述兩個(gè)聯(lián)軸器的另外一端分 別裝有一個(gè)角度編碼器，所述兩個(gè)電機(jī)上分別裝有電機(jī)編碼器；
(2) 所述彈簧為開口式拉簧，有兩個(gè)鈕環(huán)分別固定在所述兩個(gè)擺桿相同高度上，通過所 述兩個(gè)鈕環(huán)將所述開口式拉簧進(jìn)行固定，固定高度可以自由調(diào)節(jié)；
(3) 所述兩輛小車運(yùn)行所在的所述兩個(gè)滑軌相互平行，所述兩滑軌之間的垂直距離可以 自由調(diào)節(jié)，且所述兩擺桿間的垂直距離大于開口式拉簧的原始長(zhǎng)度。
上述的本地控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是 一個(gè)服務(wù)器端與一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制卡相聯(lián)，所述運(yùn)動(dòng)控制卡 與一個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器相連，所述伺服驅(qū)動(dòng)器的輸出聯(lián)接到所述兩個(gè)電機(jī)，所述兩個(gè)電機(jī)編碼器 兩輸出連接到所述伺服驅(qū)動(dòng)器和運(yùn)動(dòng)控制卡，所述雙并聯(lián)倒立擺的兩個(gè)角度編碼器的輸出也 連接到所述運(yùn)動(dòng)控制卡；將所述運(yùn)動(dòng)控制卡內(nèi)采集到的電機(jī)編碼器信號(hào)和角度編碼器信號(hào)送 到所述服務(wù)器端內(nèi)的控制器，再由該控制器給出控制量至所述運(yùn)動(dòng)控制卡，實(shí)現(xiàn)雙并聯(lián)倒立 擺的本地控制。
上述的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是在所述本地控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，所述服務(wù)器端通過網(wǎng)絡(luò) 聯(lián)通客戶端；所述客戶端的遠(yuǎn)程Internet用戶通過客戶端的遠(yuǎn)程控制器發(fā)出控制命令、設(shè)置 控制參數(shù)、選擇服務(wù)器端控制算法，進(jìn)而實(shí)時(shí)控制雙并聯(lián)倒立擺的運(yùn)行，并傳回所述兩輛小 車的位置和速度、兩擺桿的角度和角速度等系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，繪制控制曲線；或者由遠(yuǎn)程 Internet用戶自行開發(fā)控制算法，通過所述客戶端將算法傳送至所述服務(wù)器端，完成自行開 發(fā)算法的實(shí)物控制，最終實(shí)現(xiàn)雙并聯(lián)倒立擺的遠(yuǎn)程控制。
上述的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是在所述遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，所述服務(wù)器端作為本地 智能傳感器和本地智能執(zhí)行器，在所述客戶端內(nèi)設(shè)有網(wǎng)絡(luò)控制器；所述服務(wù)器端作為本地智 能傳感器將所述運(yùn)動(dòng)控制卡內(nèi)采集到的電機(jī)編碼器信號(hào)和角度編碼器信號(hào)，處理后生成所述 兩輛小車的位置信號(hào)、速度信號(hào)和擺桿的角度信號(hào)、角速度信號(hào)，通過Internet發(fā)送至所述 遠(yuǎn)程客戶端，由遠(yuǎn)程客戶端的所述網(wǎng)絡(luò)控制器根據(jù)網(wǎng)絡(luò)控制算法計(jì)算控制量，再通過Internet 發(fā)送至作為所述本地智能執(zhí)行器的服務(wù)器端，并最終實(shí)現(xiàn)雙并聯(lián)倒立擺的網(wǎng)絡(luò)控制。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)通過彈簧對(duì)兩根擺桿的連接使得倒立擺的各狀態(tài)相互耦合，從而以提供了一種具有多輸入、強(qiáng)耦合、 多變量、高實(shí)時(shí)性的雙并聯(lián)倒立擺等擁有諸多復(fù)雜特性的實(shí)驗(yàn)裝置為前提；繼而研究了其本 地控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，很好地解決了由于倒立擺裝置本身價(jià)格昂貴而使很多針對(duì)它的 算法研究還僅限于理論上的建模與仿真的缺點(diǎn)；另外又通過提供網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的平臺(tái)，使得 3前網(wǎng)絡(luò)控制算法的研究有一個(gè)很好的復(fù)雜高實(shí)時(shí)性的試驗(yàn)對(duì)象和平臺(tái)。


圖1:本發(fā)明的雙并聯(lián)倒立擺立體結(jié)構(gòu)立體示意圖。
圖2:圖1的俯視圖。
圖3:本發(fā)明的雙并聯(lián)倒立擺本地控制系統(tǒng)框圖。
圖4:本發(fā)明的雙并聯(lián)倒立擺遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)框圖。
圖5:本發(fā)明的雙并聯(lián)倒立擺網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)框圖。
圖6:本發(fā)明的雙并聯(lián)倒立擺服務(wù)器端系統(tǒng)流程圖。
圖7:本發(fā)明的雙并聯(lián)倒立擺客戶端系統(tǒng)流程圖。
具體實(shí)施方式
下面給出本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，但不作為對(duì)本發(fā)明的限制。
參見圖1和圖2，本網(wǎng)絡(luò)化雙并聯(lián)倒立擺包括含有兩個(gè)擺桿3、 12、兩輛小車19、 30、 一根彈簧l、兩個(gè)電機(jī)5、 8及其驅(qū)動(dòng)器的雙并聯(lián)倒立擺、本地控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)和網(wǎng) 絡(luò)控制系統(tǒng)，有兩個(gè)對(duì)稱的擺體15、 34，其上固定安裝兩個(gè)滑軌18、 31和所述兩個(gè)電機(jī)5、 8，有兩輛小車19、 30分別由所述兩個(gè)電機(jī)5、 8帶動(dòng)在所述兩個(gè)滑軌上18、 31來回自由運(yùn) 動(dòng)，所述兩個(gè)擺桿3、 12分別通過兩個(gè)聯(lián)軸器24、 25鉸鏈在所述兩輛小車上19、 30,所述 兩個(gè)擺桿之間通過一根彈簧1進(jìn)行連接，所述兩個(gè)聯(lián)軸器24、 25的另外一端分別裝有一個(gè)角 度編碼器4、 11，所述兩個(gè)電機(jī)5、 8上分別裝有電機(jī)編碼器6、 9;所述彈簧1為開口式拉簧， 有兩個(gè)鈕環(huán)2、 13分別固定在所述兩個(gè)擺桿3、 12相同高度上，通過所述兩個(gè)鈕環(huán)2、 13將 所述開口式拉簧進(jìn)行固定，固定高度可以自由調(diào)節(jié)；所述兩輛小車19、 30運(yùn)行所在的所述兩 個(gè)滑軌18、 31相互平行，所述兩滑軌18、 31之間的垂直距離可以自由調(diào)節(jié)，且所述兩擺桿 3、 12間的垂直距離大于開口式拉簧1的原始長(zhǎng)度。
本實(shí)施所用雙并聯(lián)倒立擺的兩個(gè)對(duì)稱擺體15、 34長(zhǎng)度均為lOOOmm，兩輛小車19、 30的 有效行程均為600mm，兩鋁合金制擺桿3、 12尺寸010mmX500隱，擺桿間垂直距離187mm。 電機(jī)及編碼器5、 6、 8、 9為松下集成式MSMA022A1C交流伺服電機(jī)及電機(jī)編碼器，電機(jī)功率 200W、輸入電壓92V、輸入電流1.6A、額定轉(zhuǎn)矩0. 64Nm、最大轉(zhuǎn)速3000rpm，電機(jī)編碼器為
62500P/R (脈沖/圈)。伺服驅(qū)動(dòng)器36為松下MSM023A1A，功率200W，輸入交流電壓(50/60Hz) 200-230V，輸入電流1. 1A。運(yùn)動(dòng)控制卡37為固高科技GT-400-SV型運(yùn)動(dòng)控制器，提供四路 四倍頻增量式光電編碼器信號(hào)輸入接口、兩路四倍頻增量式光電編碼器輔助信號(hào)輸入接口以 及四路控制信號(hào)輸出接口 (本例采用16位0〃模擬電壓+/-IOV控制信號(hào))，本例中用到其中 的兩路四倍頻增量式光電編碼器信號(hào)輸入接口 (采集電機(jī)編碼器信號(hào))及相應(yīng)兩路控制信號(hào) 輸出接口 (電機(jī)控制信號(hào))、兩路四倍頻增量式光電編碼器輔助信號(hào)輸入接口 (采集擺桿角度 編碼器信號(hào))。
擺桿通過聯(lián)軸器24、 25分別安裝在各自的小車19、 30上，并且另一端都與光電式角度 編碼器4、 11，為日本內(nèi)密控0VW2-06-2MD型號(hào)編碼器，600P/R)相連，同時(shí)兩擺桿之間相 同高度用一根開口拉簧l (原長(zhǎng)180mm，勁度系數(shù)24. 5N/m)加以連接，拉簧的固定高度可以 通過鈕環(huán)的移動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而構(gòu)成雙輸入、強(qiáng)耦合、多變量的復(fù)雜系統(tǒng)。為保證裝置的運(yùn) 行安全，滑軌18、 31的兩端安裝有擋板16、 22、 27、 33和塑料球17、 21、 28、 32，同時(shí)擋 板前還安裝有限位觸發(fā)器7、 10。當(dāng)兩電機(jī)的轉(zhuǎn)子23、 26帶動(dòng)滑輪14、 35轉(zhuǎn)動(dòng)后，通過同 步履帶20、 29驅(qū)動(dòng)兩輛小車在滑軌上作直線運(yùn)動(dòng)，小車的運(yùn)動(dòng)又作用于兩擺桿在垂直平面內(nèi) 自由甩動(dòng)。 一般在擺桿垂直向上一定范圍內(nèi)，最終的控制目標(biāo)是保持它們穩(wěn)定不倒(擺動(dòng)幅 度越小，表明控制算法性能越優(yōu)越)、且小車的位置回到自定義中心點(diǎn)。
對(duì)于本發(fā)明的雙并聯(lián)倒立擺本地控制過程，如圖3所示。首先由服務(wù)器端38根據(jù)時(shí)間中 斷(即采樣周期， 一般為5ms-20ms,高實(shí)時(shí)性)，發(fā)出命令至運(yùn)動(dòng)控制卡37要求讀取此時(shí)的 雙并聯(lián)倒立擺的兩小車19、 30位置和兩擺桿3、 12角度信息(由于擺體木身的絕對(duì)不穩(wěn)定性、 彈簧引入后產(chǎn)生的拉力以及系統(tǒng)其它的非線性和不確定性影響，兩小車位置和兩擺桿角度是 一個(gè)快速動(dòng)態(tài)變化的過程)。當(dāng)服務(wù)器端讀取該信息后，并經(jīng)過微分計(jì)算可求得兩小車19、 30的速度和兩擺桿3、 12的角速度信息，進(jìn)而加上直接測(cè)量的位置和角度信息，共得到雙并 聯(lián)倒立擺的八個(gè)狀態(tài)信息量，然后根據(jù)這些信息量進(jìn)行雙并聯(lián)倒立擺的本地控制器設(shè)計(jì)。控 制器得出的控制量(小車加速度數(shù)字信號(hào))由服務(wù)器端38發(fā)送到運(yùn)動(dòng)控制卡37，運(yùn)動(dòng)控制 卡根據(jù)設(shè)定的控制周期(本例為200ys)進(jìn)行周期性的刷新輸出控制量(電壓信號(hào))，從而 加到伺服驅(qū)動(dòng)器36上帶動(dòng)兩個(gè)電機(jī)5、 8的轉(zhuǎn)動(dòng)，并最終實(shí)現(xiàn)加在小車上的加速度信號(hào)。此 處運(yùn)動(dòng)控制卡設(shè)置成速度控制方式，根據(jù)其設(shè)定的控制周期實(shí)現(xiàn)對(duì)小車加速度信號(hào)的跟蹤控 制。
對(duì)于本發(fā)明的雙并聯(lián)倒立擺遠(yuǎn)程控制過程，如圖4所示?？蛻舳?0可根據(jù)當(dāng)前服務(wù)器端 38所提供的多種控制算法，發(fā)出控制命令和選擇控制算法到服務(wù)器端，由服務(wù)器端安排相應(yīng)控制器39進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，并實(shí)時(shí)地把通過直接和間接測(cè)量方式(如本地控制過程)獲得的當(dāng) 前八維實(shí)時(shí)狀態(tài)信息發(fā)送到客戶端，由客戶端進(jìn)行監(jiān)控操作。另外，用戶也可根據(jù)系統(tǒng)的特 性要求，自行開發(fā)控制算法，并通過客戶端程序發(fā)送到服務(wù)器端，再由服務(wù)器端生成相應(yīng)的 控制器，從而完成對(duì)雙并聯(lián)倒立擺的實(shí)物控制和自編制算法的實(shí)際效果檢驗(yàn)，大大節(jié)省了購(gòu) 買擺體的昂貴費(fèi)用和提高了設(shè)備的利用率。
對(duì)于雙并聯(lián)倒立擺的網(wǎng)絡(luò)控制過程，如圖5所示。服務(wù)器端38先作為本地智能傳感器42 角色，將運(yùn)動(dòng)控制卡內(nèi)采集到的電機(jī)編碼器信號(hào)和角度編碼器信號(hào)微分處理后生成的小車位 置信號(hào)、速度信號(hào)和擺桿角度信號(hào)、角速度信號(hào)(共八維實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，如本地控制過程)， 定時(shí)發(fā)送到客戶端40，客戶端根據(jù)當(dāng)前信息量，利用客戶端的網(wǎng)絡(luò)控制器44算出控制量， 再經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到服務(wù)器端。此時(shí)服務(wù)器端再充當(dāng)本地智能執(zhí)行器43角色將控制量實(shí)際加載 到雙并聯(lián)倒立擺上，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)大閉環(huán)實(shí)時(shí)反饋控制。由于網(wǎng)絡(luò)延時(shí)、丟包等特性和本對(duì)象的 強(qiáng)耦合、高實(shí)時(shí)性、多變量等要求，所以為網(wǎng)絡(luò)控制算法的實(shí)際研究提供了一個(gè)新的挑戰(zhàn)對(duì) 象和良好的控制平臺(tái)。
如圖6、圖7所示，本發(fā)明最終構(gòu)建成一套網(wǎng)絡(luò)化雙并聯(lián)倒立擺控制平臺(tái)，包括雙并聯(lián)倒 立擺服務(wù)器端應(yīng)用程序和雙并聯(lián)倒立擺客戶端應(yīng)用程序。當(dāng)系統(tǒng)作為本地控制方式運(yùn)行時(shí)， 則不需要開啟客戶端應(yīng)用程序，直接由服務(wù)器端應(yīng)用程序進(jìn)行控制即可；當(dāng)系統(tǒng)作為遠(yuǎn)程控 制方式運(yùn)行時(shí)，服務(wù)器端應(yīng)用程序和客戶端應(yīng)用程序同時(shí)工作，客戶端負(fù)責(zé)發(fā)送控制命令和 控制算法，服務(wù)器端負(fù)責(zé)實(shí)際擺體控制；當(dāng)系統(tǒng)作為網(wǎng)絡(luò)控制方式運(yùn)行時(shí)，服務(wù)器端程序和 客戶端程序同時(shí)工作，服務(wù)器端本地智能執(zhí)行器可采取時(shí)間驅(qū)動(dòng)或事件驅(qū)動(dòng)兩種觸發(fā)響應(yīng)方 式中的一種，而客戶端網(wǎng)絡(luò)控制器采用事件驅(qū)動(dòng)方式。最終由此實(shí)現(xiàn)雙并聯(lián)倒立擺的本地控 制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1、一種網(wǎng)絡(luò)化雙并聯(lián)倒立擺，包括含有兩個(gè)擺桿(3、12)、兩輛小車(19、30)、一根彈簧(1)、兩個(gè)電機(jī)(5、8)及其驅(qū)動(dòng)器的雙并聯(lián)倒立擺、本地控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，其特征在于a. 有兩個(gè)對(duì)稱的擺體(15、34)，其上固定安裝兩個(gè)滑軌(18、31)和所述兩個(gè)電機(jī)(5、8)，有兩輛小車(19、30)分別由所述兩個(gè)電機(jī)(5、8)帶動(dòng)在所述兩個(gè)滑軌上(18、31)來回自由運(yùn)動(dòng)，所述兩個(gè)擺桿(3、12)分別通過兩個(gè)聯(lián)軸器(24、25)鉸鏈在所述兩輛小車上(19、30)，所述兩個(gè)擺桿之間通過一根彈簧(1)進(jìn)行連接，所述兩個(gè)聯(lián)軸器(24、25)的另外一端分別裝有一個(gè)角度編碼器(4、11)，所述兩個(gè)電機(jī)(5、8)上分別裝有電機(jī)編碼器(6、9)；b. (2)所述彈簧(1)為開口式拉簧，有兩個(gè)鈕環(huán)(2、13)分別固定在所述兩個(gè)擺桿(3、12)相同高度上，通過所述兩個(gè)鈕環(huán)(2、13)將所述開口式拉簧進(jìn)行固定，固定高度可以自由調(diào)節(jié)；c. (3)所述兩輛小車(19、30)運(yùn)行所在的所述兩個(gè)滑軌(18、31)相互平行，所述兩滑軌(18、31)之間的垂直距離可以自由調(diào)節(jié)，且所述兩擺桿(3、12)間的垂直距離大于開口式拉簧(1)的原始長(zhǎng)度。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的網(wǎng)絡(luò)化雙并聯(lián)倒立擺，其特征在于所述本地控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是一 個(gè)服務(wù)器端(38)與一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制卡(37)相聯(lián)，所述運(yùn)動(dòng)控制卡(37)與一個(gè)伺服驅(qū)動(dòng) 器(36)相連，所述伺服驅(qū)動(dòng)器(36)的輸出聯(lián)接到所述兩個(gè)電機(jī)(5、 8)，所述兩個(gè)電 機(jī)編碼器(6、 9)兩輸出連接到所述伺服驅(qū)動(dòng)器(36)和運(yùn)動(dòng)控制卡(37)，所述雙并聯(lián) 倒立擺的兩個(gè)角度編碼器(4、 11)的輸出也連接到所述運(yùn)動(dòng)控制卡(37);將所述運(yùn)動(dòng)控 制卡(37)內(nèi)采集到的電機(jī)編碼器(6、 9)信號(hào)和角度編碼器(4、 11)信號(hào)送到所述服 務(wù)器端(38)內(nèi)的控制器，再由該控制器給出控制量至所述運(yùn)動(dòng)控制卡(37)，實(shí)現(xiàn)雙并 聯(lián)倒立擺的木地控制。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的網(wǎng)絡(luò)化雙并聯(lián)倒立擺，其特征在于所述遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是在 所述本地控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，所述服務(wù)器端(38)通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通客戶端(40);所述客戶 端(40)的遠(yuǎn)程Internet用戶通過客戶端(40)的遠(yuǎn)程控制器(41)發(fā)出控制命令、設(shè) 置控制參數(shù)、選擇服務(wù)器端(38)控制算法，進(jìn)而實(shí)時(shí)控制雙并聯(lián)倒立擺的運(yùn)行，并傳回 所述兩輛小車(19、 30)的位置和速度、兩擺桿(3、 12)的角度和角速度等系統(tǒng)運(yùn)行參 數(shù)，繪制控制曲線；或者由遠(yuǎn)程Internet用戶自行開發(fā)控制算法，通過所述客戶端(40) 將算法傳送至所述服務(wù)器端(38)，完成自行開發(fā)算法的實(shí)物控制，最終實(shí)現(xiàn)雙并聯(lián)倒立擺的遠(yuǎn)程控制。
4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的網(wǎng)絡(luò)化雙并聯(lián)倒立擺，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是在 所述遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，所述服務(wù)器端(38)作為本地智能傳感器(42)和本地智能 執(zhí)行器(43)，在所述客戶端(40)內(nèi)設(shè)有網(wǎng)絡(luò)控制器(44);所述服務(wù)器端(38)作為本 地智能傳感器(42)將所述運(yùn)動(dòng)控制卡內(nèi)(37)采集到的電機(jī)編碼器(6、 9)信號(hào)和角度 編碼器(4、 11)信號(hào)，處理后生成所述兩輛小車(19、 30)的位置信號(hào)、速度信號(hào)和擺 桿(3、 12)的角度信號(hào)、角速度信號(hào)，通過Internet發(fā)送至所述遠(yuǎn)程客戶端(40)，由 遠(yuǎn)程客戶端(40)的所述網(wǎng)絡(luò)控制器(44)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)控制算法計(jì)算控制量，再通過Internet 發(fā)送至作為所述本地智能執(zhí)行器(43)的服務(wù)器端(38)，并最終實(shí)現(xiàn)雙并聯(lián)倒立擺的網(wǎng) 絡(luò)控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡(luò)化雙并聯(lián)倒立擺。它包括兩個(gè)擺桿、兩輛小車、一根彈簧、兩個(gè)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器、本地控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，有兩個(gè)對(duì)稱的擺體，兩輛小車分別由兩個(gè)電機(jī)帶動(dòng)在兩根滑軌上來回自由運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)擺桿分別通過聯(lián)軸器鉸鏈在兩輛小車上，而兩擺桿之間通過一根彈簧進(jìn)行連接，從而實(shí)現(xiàn)了一種多輸入、強(qiáng)耦合、多變量的復(fù)雜實(shí)驗(yàn)裝置。并且基于本裝置構(gòu)建了相應(yīng)的本地控制、遠(yuǎn)程控制以及網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)平臺(tái)，將這些功能集成于一整套控制系統(tǒng)軟件之上(包括服務(wù)器端和客戶端兩套應(yīng)用程序)，最終為控制算法研究者提供了新的實(shí)際復(fù)雜研究對(duì)象，也為網(wǎng)絡(luò)控制的研究者創(chuàng)造了實(shí)際條件。
文檔編號(hào)G09B25/00GK101477764SQ200910044849
公開日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2009年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月4日
發(fā)明者楊泰澄, 費(fèi)敏銳, 趙萬(wàn)青, 魏利勝 申請(qǐng)人:上海大學(xué)