一、概述

通過Simulink對硬件進行實時讀寫操作,使得控制對象的開發(fā)過程跟數值仿真一樣簡單。數據采集接口通信頻率達115200bps,控制系統(tǒng)采樣頻率達50Hz,可滿足伺服電機控制的高實時性要求。被控對象模塊由基礎的Simulink組件搭建,代碼全部開放,方便學生理解上位機與硬件之間通信的基本過程和原理,并提供下位機硬件的STM32程序源代碼。
二、主要組成
1、伺服電機+減速箱:
- Maxon RE25空心杯直流伺服電機
- 工作電壓:24V(本套件12V降壓使用)
- 減速后轉速:500RPM(轉每分鐘)
- 電機直徑:25mm
- 減速箱直徑:22mm
- 減速箱類型:瑞士進口全鋼精密低噪音行星減速箱
- 減速比:18:1
- 出軸直徑:4mm(D型切面)
- 出軸長度:13.5mm
- 輸出功率:20W
- 連續(xù)扭矩:0.5Nm (5Kg.cm)
- 堵轉扭矩:4.5Nm (45Kg.cm)
2、編碼器:
360線,1440分辨率,雙通道AB輸出,光電編碼器
3、電機測試底板:
- 電機安裝:RE25專用法蘭
- 供電輸入:12V
- 電壓/電流顯示:YB27VA三線直流數字電壓電流表
4、STM32主控板:
- 控制芯片:STM32F103ZET6,ARM Cortex M3核心,內含512KB FLASH程序存儲和64KB數據RAM。
- SRAM內存:ISSI的SRAM內存(IS61LV25616AL-10TL), 512KB空間,16位寬度,速度100MHz。
- NOR FLASH:SST的NOR FLASH(39VF6401),4MB空間,16位寬度。
- NAND FLASH:SAMSUNG的SCL芯片(K9F1G08U0C),128MB容量,8位寬度。
- 對外接口:SD卡接口、以太網接口、USB接口、UART、音頻等。
三、特點
- 上位機采用Matlab/Simulink搭建,硬件數據采集接口集成為專門的被控對象模塊,可通過Simulink對硬件進行實時讀寫操作。設計的控制器與被控對象模塊相連,編譯執(zhí)行就可以進行實時控制,使得控制實際對象的開發(fā)過程跟數值仿真一樣簡單。
- 數據采集接口通信頻率達115200bps,控制系統(tǒng)采樣頻率達50Hz,可滿足伺服電機控制的高實時性要求。
- 被控對象模塊由基礎的Simulink組件搭建,代碼全部開放,方便學生理解上位機與硬件之間通信的基本過程和原理。并提供下位機硬件的STM32程序源代碼,方便學生理解嵌入式控制的實現原理。
- 涵蓋自動控制原理、計算機控制技術、控制技術等課程的大量設計及分析方法,提供了豐富的實驗例程。
- 提供實驗用到的所有基礎軟件、驅動,以及安裝、配置過程的詳細說明。提供完善的實驗指導書及逐行注釋的示例代碼,方便學生快速掌握程序設計思路,深入理解控制器設計基本原理。此外,提供控制器設計相關的學術論文以及采集接口開發(fā)相關組件的資料文檔。


四、實驗項目
- 伺服電機響應特性的建模與辨識
- 經典PID速度控制
- 經典PID位置控制
- 魯棒控制器設計(H2,Hinf,Hinf)
- PID與魯棒控制方法的抗擾性分析
- 經典滯后-超前補償器設計
- 自動超前/滯后/滯后-超前補償器設計
- 伯德圖、根軌跡分析及零極點配置