倒立摆小车平衡桥控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种实验装置，尤其是一种控制理论和控制工程用的实验装置，具体地说是一种为适应当今虚拟仪器实验教学而设计倒立摆小车平衡桥控制系统。
【背景技术】
[0002]目前，对控制理论与控制工程方向的倒立摆实验研究多局限在平面一级、二级、三级以致更高级别倒立摆实验研究，但将倒立摆和平衡桥结合在一起实现实验研究尚未发现。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是针对现有的倒立摆实验装置功能单一的问题，设计一种结合了平衡桥的倒立摆小车平衡桥控制系统。
[0004]本实用新型的技术方案是:
[0005]—种倒立摆小车平衡桥控制系统，其特征是它主要由平衡桥、倒立摆小车3、平衡小车4、控制器5和通讯线缆6组成，其中平衡桥主要由平衡桥桥板1、平衡桥支架2、倒立摆小车导轨7、平衡小车导轨8、左限位挡板9、右限位挡板10、左限位开关11、右限位开关12组成，平衡桥桥板1支承在平衡桥支架2上，倒立摆小车导轨7和平衡小车导轨8分别安装在平衡桥桥板1的前后两侧边上，左限位挡板9和右限位挡板10分别安装在平衡桥桥板1的左右两边上，左限位开关11和右限位开关12设置在对应的左限位挡板9和右限位挡板10上；所述的倒立摆小车3安装在倒立摆小车导轨7上并能左右移动，所述的平衡小车4安装在平衡小车导轨8上也能左右移动；倒立摆小车3上安装有摆杆16，倒立摆小车3和平衡小车4通过通讯线缆6受控于控制器5。
[0006]所述的倒立摆小车3主要由第一主动轮13、第一从动平衡轮14、转角编码传感器15和摆杆16组成，第一主动轮13在驱动电机的带动下带动第一从动平衡轮14 一起沿倒立摆小车导轨7并带动摆杆16作启摆或稳摆动作；所述的平衡小车4主要由第二主动轮17、第二从动平衡轮18和倾角传感器19组成，第二主动轮17在驱动电机的驱动下带动第二从动平衡轮18 —起沿平衡小车导轨8移动；所述的控制器5主要由人机接口 20和内部电路21组成。
[0007]所述的倒立摆小车导轨7和平衡小车导轨8均为带有齿纹的直线轨道，第一主动轮13、第二主动轮17、第一从动平衡轮14及第二从动平衡轮18是与倒立摆小车导轨7、平衡小车导轨8上的齿纹相吻合的齿轮型车轮，第一从动平衡轮14、第二从动平衡轮18是为保证倒立摆小车3和平衡小车4的运动平衡稳定而设置的。
[0008]控制器5的人机接口 20主要包括液晶显示器和组合键盘，其内部电路21采用以微控制器为核心的嵌入式接口电路。
[0009]本实用新型的有益效果:
[0010]本实用新型拓展了控制理论与控制工程方向实验的项目，使之不仅能在平面进行一级、二级、三级以致更高级别倒立摆实验研究，而且能在平衡桥上进行理论实验和研究，对于学生加深理解，提高理论联系实验水平大有帮助。
[0011]本实用新型结构简单，制造方便，控制准备。
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型的结构示意图。
[0013]图中:1_平衡桥桥板、2_平衡桥支架、3_倒立摆小车、4_平衡小车、5_控制器、6-通讯线缆、7-倒立摆小车导轨、-8平衡小车导轨、9-左限位挡板、10-右限位挡板、11-左限位开关、12-右限位开关、13-第一主动轮、14-第一从动平衡轮、15-转角编码传感器、
16-摆杆、17-第二主动轮、18-第二从动平衡轮、19-倾角传感器、20-人机接口、21-内部电路。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0015]如图1所示。
[0016]一种倒立摆小车平衡桥控制系统，它主要由平衡桥、倒立摆小车3、平衡小车4及控制器5、通讯线缆6五部分组成。其中平衡桥主要由平衡桥桥板1、平衡桥支架2、倒立摆小车导轨7、平衡小车导轨8、左限位挡板9、右限位挡板10、左限位开关11、右限位开关12组成。倒立摆小车3主要由主动轮13、从动平衡轮14、转角编码传感器15、摆杆16组成。平衡桥桥板1支承在平衡桥支架2上，倒立摆小车导轨7和平衡小车导轨8分别安装在平衡桥桥板1的前后两侧边上，左限位挡板9和右限位挡板10分别安装在平衡桥桥板1的左右两边上，左限位开关11和右限位开关12设置在对应的左限位挡板9和右限位挡板10上；所述的倒立摆小车3安装在倒立摆小车导轨7上并能左右移动，所述的平衡小车4安装在平衡小车导轨8上也能左右移动；倒立摆小车3上安装有摆杆16，倒立摆小车3和平衡小车4通过通讯线缆6受控于控制器5。平衡小车4主要由主动轮17、从动平衡轮18、倾角传感器19组成。控制器5主要由人机接口 20、内部电路21组成。倒立摆小车3和平衡小车4可与控制器5经由通讯线缆6通讯，接受控制命令和传送监测数据。倒立摆小车3经由转角编码传感器15检测摆杆16转角状态，通过控制内部直流伺服电机带动主动轮13在平衡桥桥板1的倒立摆小车导轨7做左右运动实现，控制摆杆16进行“启摆”和“稳摆”动作，同时平衡小车4通过倾角传感器19检测平衡桥桥板1水平(X轴)倾斜角度，控制内部直流伺服电机带动主动轮17在平衡桥桥板1的平衡小车导轨8做左右运动，补偿倒立摆小车3在平衡桥桥板1运动位置带来的水平倾斜，实现平衡平衡桥桥板1保持水平状态。倒立摆小车导轨7、平衡小车导轨8是粘贴固定在平衡桥桥板1上带有齿纹的直线轨道，主动轮13、主动轮17、从动平衡轮14从动平衡轮18是与倒立摆小车导轨7、平衡小车导轨8齿纹相吻合的齿轮型车轮，从动平衡轮14、从动平衡轮18是为保证倒立摆小车3、平衡小车4运动平衡稳定而设置的。控制器5的人机接口 20主要包括液晶显示器和组合键盘，其内部电路21采用以微控制器为核心的嵌入式接口电路，并配以软件结合控制算法编程实现。
[0017]本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
【主权项】
1.一种倒立摆小车平衡桥控制系统，其特征是它主要由平衡桥、倒立摆小车(3)、平衡小车(4)、控制器(5)和通讯线缆(6)组成，其中平衡桥主要由平衡桥桥板(1)、平衡桥支架(2)、倒立摆小车导轨(7)、平衡小车导轨(8)、左限位挡板(9)、右限位挡板(10)、左限位开关(11)、右限位开关(12)组成，平衡桥桥板(1)支承在平衡桥支架(2)上，倒立摆小车导轨(7)和平衡小车导轨(8)分别安装在平衡桥桥板(1)的前后两侧边上，左限位挡板(9)和右限位挡板(10)分别安装在平衡桥桥板(1)的左右两边上，左限位开关(11)和右限位开关(12)设置在对应的左限位挡板(9)和右限位挡板(10)上；所述的倒立摆小车(3)安装在倒立摆小车导轨(7)上并能左右移动，所述的平衡小车(4)安装在平衡小车导轨(8)上也能左右移动；倒立摆小车(3)上安装有摆杆(16)，倒立摆小车(3)和平衡小车(4)通过通讯线缆(6)受控于控制器(5)。2.根据权利要求1所述的倒立摆小车平衡桥控制系统，其特征是所述的倒立摆小车(3)主要由第一主动轮(13)、第一从动平衡轮(14)、转角编码传感器(15)和摆杆(16)组成，第一主动轮(13)在驱动电机的带动下带动第一从动平衡轮(14) 一起沿倒立摆小车导轨(7)并带动摆杆(16)作启摆或稳摆动作；所述的平衡小车(4)主要由第二主动轮(17)、第二从动平衡轮(18)和倾角传感器(19)组成，第二主动轮(17)在驱动电机的驱动下带动第二从动平衡轮(18)—起沿平衡小车导轨(8)移动；所述的控制器(5)主要由人机接口(20)和内部电路(21)组成。3.根据权利要求1所述的倒立摆小车平衡桥控制系统的方法及装置，其特征在于所述的倒立摆小车导轨(7)和平衡小车导轨(8)均为带有齿纹的直线轨道，第一主动轮(13)、第二主动轮(17)、第一从动平衡轮(14)及第二从动平衡轮(18)是与倒立摆小车导轨(7)、平衡小车导轨(8)上的齿纹相吻合的齿轮型车轮，第一从动平衡轮(14)、第二从动平衡轮(18)是为保证倒立摆小车(3)和平衡小车(4)的运动平衡稳定而设置的。4.根据权利要求1所述的倒立摆小车平衡桥控制系统的方法及装置，其特征在于:控制器(5 )的人机接口( 20 )主要包括液晶显示器和组合键盘，其内部电路(21)采用以微控制器为核心的嵌入式接口电路。
【专利摘要】一种倒立摆小车平衡桥控制系统，其特征是它主要由平衡桥、倒立摆小车（3）、平衡小车（4）、控制器（5）和通讯线缆（6）组成，平衡桥桥板（1）支承在平衡桥支架（2）上，倒立摆小车导轨（7）和平衡小车导轨（8）分别安装在平衡桥桥板（1）的前后两侧边上，左限位挡板（9）和右限位挡板（10）分别安装在平衡桥桥板（1）的左右两边上，左限位开关（11）和右限位开关（12）设置在对应的左限位挡板（9）和右限位挡板（10）上；所述的倒立摆小车（3）安装在倒立摆小车导轨（7）上，所述的平衡小车（4）安装在平衡小车导轨（8）上；倒立摆小车（3）上安装有摆杆（16），倒立摆小车（3）和平衡小车（4）通过通讯线缆（6）受控于控制器（5）。本实用新型结构简单，制造方便。
【IPC分类】G09B25/00
【公开号】CN205028569
【申请号】CN201520681575
【发明人】施云贵, 刘胜荣, 赵磊, 陈佩军
【申请人】黄山学院
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年9月6日