球杆系统实验指导书主体

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1、目录目录第1章GBB系列球杆系统说明-1-1.1系统简述-1-1.2系统组成-1-1.3实验及特点-3-第2章球杆系统对象机构设计与装配实践-4-2.1实验目的-4-2.2实验原理-4-2.3实验设备-6-2.4实验内容-6-第3章球杆系统的创新结构设计实验-7-3.1实验目的-7-3.2实验原理-7-3.3实验设备-8-3.4实验内容-8-第4章小球直线位移测量实验和AD转换-9-4.1实验目的-9-4.2实验原理-9-4.3实验设备-10-4.4实验内容-11-第5章角度位移测量实验-模拟方法（电位器）-

2、12-5.1实验目的-12-5.2实验原理-12-5.3实验设备-12-5.4实验内容-12-第6章角度位移测量实验-数字方法（编码器）-13-6.1实验目的-13-6.2实验原理-13-6.3实验设备-14-6.4实验内容-14-第7章数字滤波分析-16-7.1实验目的-16-7.2实验原理-16-7.3实验设备-18-7.4实验内容-18-第8章直流伺服电机参数辨识实验-19-8.1实验目的-19-8.2实验原理-19-8.3实验设备-20-8.4实验内容-20-第9章直流伺服电机的调速控制实验-22-9

3、.1实验目的-22-IIIGBB系列球杆系统实验指导书目录9.2实验原理-22-9.3实验设备-23-9.4实验内容-23-第10章直流伺服电机的位置控制实验-26-10.1实验目的-26-10.2实验原理-26-10.3实验设备-27-10.4实验内容-27-第11章测速发电机实验-29-11.1实验目的-29-11.2实验原理-29-11.3实验设备-30-11.4实验内容-30-第12章智能伺服驱动器的使用与编程（计算机接口实验等）-31-12.1实验目的-31-12.2实验原理-31-12.3实验设备

4、-33-12.4实验内容-33-第13章球杆系统的数学模型-34-13.1实验目的-34-13.2实验原理-34-13.3实验设备-38-13.4实验内容-39-第14章球杆系统的数字P控制器设计-40-14.1实验目的-40-14.2实验原理-40-14.3实验设备-41-14.4实验内容-41-第15章球杆系统的模拟P控制器设计-43-15.1实验目的-43-15.2实验原理-43-15.3实验设备-45-15.4实验内容-45-第16章球杆系统的数字PD控制器设计-46-16.1实验目的-46-16.2

5、实验原理-46-16.3实验设备-47-16.4实验内容-47-第17章球杆系统的模拟PD控制器设计-49-17.1实验目的-49-17.2实验原理-49-17.3实验设备-50-17.4实验内容-50-IIIGBB系列球杆系统实验指导书目录第18章球杆系统的数字PID控制器设计-51-18.1实验目的-51-18.2实验原理-51-18.3实验设备-52-18.4实验内容-52-第19章球杆系统的模拟PID控制器设计-54-19.1实验目的-54-19.2实验原理-54-19.3实验设备-56-19.4实验

6、内容-56-第20章球杆系统在MATLABSIMULINK环境下的实时控制-57-20.1实验目的-57-20.2实验原理-57-20.3实验设备-63-20.4实验内容-63-附录1电路原理图-64-附录2电气接线图-65-IIIGBB系列球杆系统实验指导书第1章GBB系列球杆系统说明第1章GBB系列球杆系统说明1.1系统简述GBB系列球杆系统是专为自动控制原理等基础控制课程的教学实验而开发、设计的实验设备，它是一个安全的开环不稳定物理系统，可以将许多抽象的控制概念通过物理学运动直观的表现出来，有趣而富有挑

7、战性，因此特别适合于基础控制课程实验。球杆教学系统（Ball&Beam）如下图1-1所示，图1-1球杆系统执行机构图一个钢制小球可以在一个水平轨道（横杆）内自由转动，该轨道可以绕已固定端转动，通过调整与水平线的转动角度，可以控制小球在导轨上的左右运动。如果没有闭环控制，显然，这样的一个对象是一个不稳定系统，当导轨绝对水平时，小球可以平衡在导轨的任何一个位置，但是一旦有干扰，小球是无法回到原来的平衡位置的，通过在导轨上安装可以检测小球位置的传感器，再设计一个闭环反馈控制器，就可以控制小球在导轨上的位置，从而构成

8、一个闭环稳定系统，导轨和水平线的转动角度的调整则由电机通过齿轮传动带动一个四连杆机构来实现。1.2系统组成整个系统由球杆运动机构（包含齿轮和四连杆机构）、控制器、传感器和直流电源等部分组成。由于系统的结构相对简单，因此比较容易理解该系统的控制过程。球杆系统运动结构简图如图1-2所示：-65-GBB系列球杆系统实验指导书第1章GBB系列球杆系统说明图1-2球杆系统执行机构原理图导轨一侧为不锈钢杆，另一