航空航天动力学与控制实验室
Aeronautics and Astronautics Dynamics and Control Laboratory

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机电控制一体化系统
三自由度直升机系统

    机电控制一体化系统主要用于系统的实时控制和辨识理论的验证以及更深入的研究。整个系统主要包括四部分:直流电机摆式机械臂反动轮摆 Furuta摆。系统的数字电路主要包括德州仪器的TMS320C6711 DSK板(带有一个并行接口),一个PWM/光电编码器采集,一个PWM运放,5V和24V直流电源。其他附加的硬件主要有带1000脉冲/转编码器的额定输入电压为24V的直流电机,铝制的连杆以及安装固件。系统的软件部分包括随TI DSK提供的Code Composer Studio,TI C6x C编译器,Code Composer Development/Debug IDE以及DSP BIOS/RTDX实时调试工具。此外还提供针对不同对象设计的例子控制器源程序和基于VB设计的界面。本系统不但可以用于本科生的教学,如:控制理论的时频域分析和设计,计算机控制,线性和非线性系统,智能系统及机器人学等,也可以用于更深入的研究工作,如几何非线性控制,鲁棒和自适应控制,系统辨识,神经网络、模糊控制、遗传算法等智能控制方法,混杂系统和切换控制,混沌动力学等。

     三自由度直升机系统主要是通过设计闭环控制系统来控制三自由度直升机模型的升降、倾斜和飞行。模型中将两个电机装于机架的前端横梁的两端来分别驱动两个螺旋推进器。两个电机的轴平行,且其推动力方向与横梁垂直。将横梁悬装于一根长机架臂前端并可以绕长臂自由倾斜。长臂通过万向节与底座相联,可以自由做倾斜和仰俯运动。长臂的另一端装有一个平衡质量块(配重)以使电机在较小的推动力时直升机就可以升起。当给前面的电机一个正电压时直升机将正向地倾斜,而当给后面的电机输入一个正电压时直升机将反向倾斜,同时给两个电机输入正电压时将提升直升机。当直升机模型机身倾斜时,推进器将产生推动直升机做旋转运动。直升机的底座上装有一个八触点的集电滑环,因此机身可以绕底座任意角度的旋转而不会使连线绞缠在一起,同时也减少摩擦。实验者可以根据自己的需要设计各种控制器来控制直升机系统的俯仰、倾斜和飞行。本实验系统适合本科生、研究生以及控制理论研究者进行控制理论如最优控制、鲁棒控制等理论验证和研究。