专利名称：仿人控制三级倒立摆系统试验平台的制作方法
技术领域：
本实用新型一种仿人控制三级倒立摆系统试验平台，属于控制技术领域。
倒立摆的控制方法很多，经典控制理论中的比例-微分(PID)控制，现代控制理论中的状态空间方法控制等，这些都是基于精确的数学模型的控制方法。对于一级和二级倒立摆的控制是有效的，并有成功的实例，此外，基于非精确数学模型的�：呒刂�、人工神经网络控制、智能控制等，也能将一级、二级倒立摆稳定住。但是对单电机控制的三级倒立摆问题，却难以解决。
本实用新型的目的是提供仿人控制倒立摆系统试验平台(模仿杂技表演顶杆技艺机理)，用单电机分别将一级、二级和三级倒立摆稳定地控制�。⒂辛己玫奈榷嘲粜�(Robustness)和品质鲁棒性，能为各种控制理论和方法的物理验证提供一种良好的检验手段，或提供一种现实的高科技的试验平台。
本实用新型一种仿人控制三级倒立摆系统试验平台，主要由机械装置(被控对象)和控制器两大部分组成；一．机械装置(被控对象)的组成是由于机械装置与被控对象紧密地联系在一起，因此通常将机械装置也称为被控对象；其倒立摆系统的机械装置由真正的被控对象(小车3、下倒摆4、中倒摆5和上倒摆7)、导轨13、左支架组件1，右支架组件16和工作台17(桌子)等几个主要部件组成；其中，连接关系是导轨13的左右两端分别与左支架组件1上的支架20和右支架组件16上的支架20，通过内六角螺钉18相固连，而左支架组件1和右支架组件16则通过螺栓19分别固定在工作台17的台面两侧上；其中<1>、左支架组件1，由支承导轨13的支架20、一对轴承座组件25，皮带轮组件22和电位器支架26等主要部件组成；它们都被安装在左安装底板21上，其中支架20对导轨13的左端起支承作用，而左安装底板21则通过四个螺栓19固定在工作台17的左侧；其中电位器支架26对测量小车位移电位器2起支承作用，电位器2通过档圈38和三个螺钉固定在电位器支架26上；
其中皮带轮组件22，由皮带轮15、心轴23和轴套24相互联结组成；它们被安装在一对轴承座组件25上，轴承座组件25对它们起支承作用；其中皮带轮的心轴23即其旋转轴的两端被支承在轴承座组件25上，电位器2被支承在电位器支架26上，电位器2的旋转轴与心轴23在同一轴线方向，将电位器2的旋转轴通过轴套24与心轴23连成一体并用螺钉固紧，使电位器2的旋转轴与皮带轮15保持同轴转动；由于左端皮带轮15通过传动皮带14与小车3相连接的，因此，当小车3在导轨13上移动时，通过传动皮带14带动皮带轮15转动，同时也带动电位器2的旋转轴转动，此时电位器2旋转轴转过角度的大小与小车3在导轨13上的位移成正比，所以，电位器的输出便检测出小车3在导轨13上移动信号的大�。�<2>、右支架组件16，由支承导轨13的支架20、电机轴支座组件29、皮带轮组件22和电机座30等主要部件组成，且都被安装在电机安装底板27上，而电机安装底板27，则通过四个螺栓19固定在工作台17的右侧；其中支架20对导轨13的右端起支承作用；其中电机连接轴28上有三个互成120°的通孔，通过三个螺钉将电机连接轴28与皮带轮15连成一体，因此，电机连接轴28也是皮带轮的旋转轴，即皮带轮轴，在电机连接轴28的下端沿其轴线方向开设一圆孔，控制电机的旋转轴将插入此孔内，通过销钉将电机旋转轴与电机连接轴28连成一体；据此，电机连接轴28将控制电机与皮带轮15构成同轴转动；其中电机轴支座组件29是为安装电机连接轴28所用，电机连接轴28的上端通过轴承安装在其上，它对电机连接轴28起到支承作用；其中电机座30对控制电机起支承作用，电机座下端设有两个通孔，通过两个螺钉将其固定在电机安装底板27上；其上端也设有两个通孔，当控制电机安放在电机座30上时，电机压板31通过上述二通孔，用两个螺钉将控制电机固紧在电机座30上，如此，控制电机已经被固定且与皮带轮15保持同轴转动，当控制电机轴转动时，便带动右皮带轮15作相应的转动，右端皮带轮15通过其上的传动皮带14带动小车3在导轨13上移动，小车3便通过测量下倒摆角位移电位器12的旋转轴带动下倒摆4作相应的运动；下倒摆4则通过测量中倒摆角位移电位器10的旋转轴带动中倒摆5作相应的运动，中倒摆5又通过测量上倒摆角位移电位器6的旋转轴带动上倒摆7作相应的运动，依此类推，理论上是可以做到四级甚至更多级倒摆的控制。
<3>、小车3，是由两块小车侧板32和两块上、下小车垫板34、35组成的；小车3组装成以后，从其外形上看是一个中间为空心的薄壁长方体，导轨13正好从其中心穿过，因而，使小车3正好被支承在导轨13上；小车组件有以下几个主要部分组成，具体组成详述如下两块小车侧板32位于小车3的左右两侧，且分别与导轨13两侧平行，在它的外侧开有四个安装小车轴33的通孔，在它的内侧也有四个小的通孔，分别用于固定上、下小车垫板34、35；小车轴33共有四根，每根轴的两端均安装上轴承，四根轴的两端分别与小车两侧的小车侧板32上的四个孔通过螺母相固连成为一体而构成了小车3的外形，它是一个中间空心的长方体，小车通过滚珠轴承被支承在导轨13上，据此，小车3可以在导轨13上来回地运动，这里的滚珠轴承起支承和减小摩擦的作用；上、下两块小车垫板34、35，它们的两侧均有螺纹孔，通过螺钉将两块小车垫板34、35分别与两块小车侧板32的上、下两边相固连，这样两块小车垫板34、35分别成为小车3的顶部和底部；小压板36上开有四个小通孔，它们都是用于固定传动皮带14之用，传动皮带14的右端向上绕过右支架组件16上的右端皮带轮15以后，用两个螺钉螺母连同小压板36一起被固定在下小车垫板35的右侧；传动皮带14的左端向上绕过左支架组件1上的左端皮带轮15以后，同样用两个螺钉螺母固定在下小车垫板35的左侧；据此，通过传动皮带14将小车3和左右支架组件1、16上的左右端皮带轮连系在一起，因此当控制电机转动时，便带动左右端皮带轮15和传动皮带14使小车3在导轨13上运动(左右端皮带轮形状尺寸是一样的)；支座37通过两个螺钉固定在上小车垫板34上，测量下倒摆4运动角位移的电位器12被安装在其上，然后用电位器压板39通过压紧螺钉40压紧；<4>、一级倒立摆(也称为下倒摆4)的安装联接是该下倒摆4的下端有一个通孔，测量其角位移的电位器12的转轴将穿过它并用螺钉与之相连接，其上端有三个互成120°的螺纹孔，用于固定测量中倒摆5角位移的电位器10之用，将它的上端用尼龙绳9与吊钩8相连，便构成一级倒立摆装置；<5>、二级倒立摆(也称中、下倒摆5、4)的安装联接是该中倒摆5的形状与下倒摆4完全一样，它的下端有一通孔，下倒摆4上端的电位器10的转轴穿过它并用螺钉与之相固连，其上端亦有三个互成120°的螺纹孔，用于固定测量上倒摆7角位移的电位器6之用，将其上端用尼龙绳9与吊钩8相连便构成二级倒立摆装置；<6>三级倒立摆(也称上、中、下倒摆7、5、4)的安装联接是该上倒摆7的形状与下倒摆4基本上一样，所不同的只是其上端没有三个互成120°的电位器的安装孔，其下端有一个通孔，它与中倒摆5上端的电位器6的转轴通过螺钉相固连，将其上端用尼龙绳9与吊钩8相连便构成三级倒立摆装置；依此也可构成四级等多级倒立摆装置；二、控制器的组成及其功能如下该控制器由信号检测装置41、信号处理装置42(包括模拟信号处理装置和数字信号处理装置)、信号放大装置43和控制电机和控制箱44五大部分组成该控制器设有“模拟-数字转换控制开关“K”装置45，其中信号检测装置41、模拟信号处理装置42和信号放大装置43以印刷电路板组装成插件的形式被组装在控制箱44内，数字信号处理装置由计算机控制实现；信号检测装置41通过插头P4与模拟信号处理装置42的插座L4相连，插头L4与信号放大装置43相连，信号放大装置43与控制电机的输入端相连；模拟信号处理装置42中的输出插头L1与计算机内的数字信号处理装置相连；控制箱44上的控制面板47上设置安装有电源开关46、“模拟-数字转换控制开关K”装置45、信号零位调节器48、增益调节器49及信号测量孔50。
该控制器具有模拟信号控制功能和计算机数字控制功能，因此具有“模拟-数字转换控制开关K”装置45，数字信号处理装置由计算机控制软件实现；由测量小车3位移电位器2、测量下倒摆角位移电位器12、测量中倒摆角位移电位器10和测量上倒摆角位移电位器6等，所检测出的位移信号通过引线和插头P5输入到信号检测装置41中的插座P2，然后对它们进行整形和零位调节；信号检测装置41的输出信号，通过其上的插头P4输入到模拟信号处理装置42的插座L4，然后对信号进行变换处理，经变换处理后的信号分两路进行输出，一路是经过插头L4输出到信号放大装置43的输入p6，进行信号的功率放大，经放大后的信号由其输出端p7输出到控制电机的输入端，去控制被控对象(小车、上、中、下摆)的运动；另一路则是通过模拟信号处理装置42中的输出插头L1，将变换处理后的信号输入到数字计算机内的数字信号处理装置中，对这些信号进行数字处理，它将由计算机控制软件实现；控制箱44上的控制面板47，相当于控制台，起到操作和控制作用，其中，电源开关46、“模拟-数字转换控制开关K”装置45、信号零位调节器48、增益调节器49以及信号测量孔50等都安装在该面板上，上述各种功能也是在该面板上来实现。
本实用新型一种仿人控制三级倒立摆系统试验平台，其优点是不需要进行精确的数学建模而是集控制理论、计算机科学技术与人工智能为一体的仿人控制方法(即模仿杂技演员顶杆的技艺)，其特点是只需要人的少量的直觉知识，以规则的形式形成控制律而构成闭环控制系统。它能将一级、二级和三级倒立摆稳定住(即将三级倒摆竖立在铅垂方向)，使之处在动态平衡之中，是控制方法中一种新的技术途径。可以这样说，这里所提出的仿人控制，无论是从控制机理上的探讨、控制方法的提出以及其实现技术，都具有自己的独特的创意和风格。
本实用新型具有如下附图
图1本实用新型总体方框图。
图2本实用新型所属机械装置结构示意图。
图3A、B本实用新型所属机械装置的主视图和俯视图。
图4A、B本实用新型所属机械装置中的导轨主视图和侧视图。
图5A、B左支架组件主视图和俯视图。
图6A、B右支架组件主视图和俯视图。
图7A、B皮带轮组件主视图和俯视图。
图8A、B、C小车组件主视图、俯视图和侧视图。
图9信号检测装置线路图。
图10模拟信号处理装置线路图。
图11信号放大装置线路图。
图12控制箱示意图。
图13A、B电机轴支座组件主视图、俯视图。
图14a物理摆(又称正摆或下摆)示意图。
图14b倒立摆(又称反摆或一级倒立摆)示意图。
图14c三级倒立摆示意图。
图中标号如下1 左支架组件 8 吊钩2 测量小车位移电位器 9 尼龙绳3 小车10 测量中倒摆角位移电位器4 下倒摆 11 支承杆5 中倒摆 12 测量下倒摆角位移电位器6 测量上倒摆角位移电位器 13 导轨7 上倒摆 14 传动皮带
15 皮带轮 35 下小车垫板16 右支架组件 36 小压板17 工作台(桌子)37 支座18 内六角螺钉 38 挡圈19 螺栓39 电位器压板20 支架40 压紧螺钉21 左安装底板 41 信号检测装置22 皮带轮组件 42 模拟信号处理装置23 心轴43 信号放大装置24 轴套44 控制箱25 轴承座组件 45 “模拟-数字转换控制开关”26 电位器支架 装置27 电机安装底板46 电源开关28 电机连接轴 47 控制面板29 电机轴支座组件 48 零位调节器30 电机座 49 增益调节器31 电机压板50 信号测量孔32 小车侧板51 通往控制电机33 小车轴 52 通往计算机34 上小车垫板兹结合附图并举实施例详细说明如下本实用新型一种仿人控制三级倒立摆系统试验平台，首先参阅图14a、b、c所示(1)物理摆，也称为正摆或下摆，其支架点在上，摆杆或质量块m在下，如图14a所示。
(2)下倒摆，其支点在下，摆杆或质量块m在上，如图14b所示。
(3)在下倒摆4上端，通过电位器10(铰链)将中摆5连接其上便构成二级倒立摆，若再通过电位器6(铰链)将上摆杆7连到中倒摆5的上端，便构成三级倒立摆(如图14C所示)，依此类推。
本实用新型一种仿人控制三级倒立摆系统试验平台，主要由机械装置(被控对象)和控制器两大部分组成。现将它们分别述如下一．机械装置(被控对象)的组成及其功能说明如下由于机械装置与被控对象紧密地联系在一起，因此通常将机械装置也称为被控对象。倒立摆系统的机械装置由真正的被控对象(小车3、下倒摆4、中倒摆5和上倒摆7)、导轨13、左支架组件1，右支架组件16和工作台17(桌子)等几个主要部件组成。
倒立摆机械装置的结构形式如图3A、B所示。其中图3A为该装置的主视图，而图3B为其俯视图。需要说明的是被控对象中的下倒摆4、中倒摆5、上倒摆7以及控制电机等在图中均未示出。
图3A中导轨13(图4示)的两端分别与左支架组件1(图5示)上的支架20和右支架组件16(图6示)上的支架20，通过内六角螺钉18相固连。而左支架组件1和右支架组件16则通过螺栓19分别固定在工作台17的台面两侧端上。现将它们的组成及功能分述如下<1>左支架组件1(如图5所示)由支承导轨13的支架20、一对轴承座组件25，皮带轮组件22和电位器支架26等主要部件组成。它们都被安装在左安装底板21上，其中支架20对导轨13的左端起支承作用，而左安装底板21则通过四个螺栓19固定在工作台17的左侧(螺栓19图中未示出，只示出螺栓孔的位置)。
其中电位器支架26对测量小车位移电位器2起支承作用。电位器2通过档圈38和三个螺钉固定在其上。
其中皮带轮组件22(图7示)由皮带轮15、心轴23和轴套24相互联结组成，它们被安装在上述(图5示)的一对轴承座组件25上，轴承座组件25对它们起支承作用。
请参阅图5所示，皮带轮的心轴23即其旋转轴的两端被支承在轴承座组件25上，电位器2(图中未示出)被支承在电位器支架26上，由图5B不难看出，电位器2的旋转轴与心轴23在同一轴线方向。将电位器2的旋转轴通过轴套24与心轴23连成一体并用螺钉固紧。这样，电位器2的旋转轴与皮带轮15就能保持同轴转动。由图2左端可以看出，由于左端皮带轮15通过传动皮带14与小车3相连接的，因此，当小车3在导轨13上移动时，通过传动皮带14带动皮带轮15转动，同时也带动电位器2的旋转轴转动，此时电位器2旋转轴转过角度的大小与小车3在导轨13上的位移成正比，所以，电位器的输出便检测出小车3在导轨上移动信号的大小。
<2>右支架组件16(如图6所示)由支承导轨13的支架20、电机轴支座组件29(图13示)、皮带轮组件22和电机座30等主要部件组成，且都被安装在电机安装底板27上，而电机安装底板27，则通过四个螺栓19(图中只示出四个螺栓孔)固定在工作台17的右侧。它们之间的相互关系如图6所示。
图6A中支架20对导轨13的右端起支承作用。
图6B中电机连接轴28，其上有三个互成120°的通孔，通过三个螺钉将电机连接轴28与皮带轮15连成一体。因此，电机连接轴28也是皮带轮的旋转轴，即皮带轮轴。电机连接轴28在其下端沿其轴线方向镗了一个φ9×20的圆孔(图6B中剖面图所示)，控制电机(图中未示出)的旋转轴将插入此孔内，通过销钉将电机旋转轴与电机连接轴28连成一体。这样，电机连接轴28就将控制电机与皮带轮15构成同轴转动。
图中电机轴支座组件29是为安装电机连接轴28所用，电机连接轴28的上端将通过轴承安装在其上，它对电机连接轴28起到支承作用。
图6A中电机座30，它对控制电机(图中未示出)起支承作用，电机座下端有两个通孔，通过两个螺钉将其固定在电机安装底板27上；其上端也有两个通孔。当控制电机安放在电机座30上时，电机压板31通过上述二通孔，用两个螺钉将控制电机固紧在电机座30上。由图6B可看出，控制电机已经被固定且与皮带轮15保持同轴转动，因此，当控制电机轴转动时，便带动皮带轮15作相应的转动，又由图2右端可以看出，右端皮带轮15通过其上的传动皮带14带动小车3在导轨13上移动，小车3便通过测量下倒摆角位移电位器12的旋转轴带动下倒摆4作相应的运动。下倒摆4则通过测量中倒摆角位移电位器10的旋转轴带动中倒摆5作相应的运动，中倒摆5又通过测量上倒摆角位移电位器6的旋转轴带动上倒摆7作相应的运动，依此类推，理论上是可以做到四级甚至更多级倒摆的控制。
<3>小车3(图8所示)，它是由两块小车侧板32和两块上、下小车垫板34、35组成的。小车3组装成以后，从其外形上看是一个中间为空心的薄壁长方体。导轨13正好从其中心穿过，因而，使小车3正好被支承在导轨13上。小车组件有以下几个主要部分组成。具体组成分述如下图8B中两块小车侧板32位于小车3的左右两侧，且分别与导轨13两侧平行。在它们的外侧(图8A示)开有四个安装小车轴33的通孔，在它们的内侧也可有四个小的通孔，分别用于固定上、下小车垫板34、35。
图8B中小车轴33共有四根，每根轴的两端均安装上轴承。四根轴的两端分别与小车两侧的小车侧板32上的四个孔通过螺母相固连成为一体而构成了小车3的外形，它是一个中间空心的长方体，小车通过滚珠轴承被支承在导轨13上，这样小车3就可以在导轨13上来回地运动，这里的滚珠轴承起支承和减小摩擦的作用。
图8C中有上、下两块小车垫板34、35，它们的两侧均有螺纹孔，通过螺钉将两块小车垫板34、35分别与两块小车侧板32的上、下两边相固连，这样两块小车垫板34、35分别成为小车3的顶部和底部。如图8C所示。
图8C中小压板36上开有四个小通孔，它们都是用于固定传动皮带14之用。由图2可以看出，传动皮带14的右端向上绕过右支架组件16上的右端皮带轮15以后，用两个螺钉螺母连同小压板36一起被固定在下小车垫板35的右侧；传动皮带14的左端向上绕过左支架组件1上的左端皮带轮15以后，同样用两个螺钉螺母固定在下小车垫板35的左侧。这样，通过传动皮带14将小车3和左右支架组件1、16上的左右端皮带轮连系在一起，因此当控制电机转动时，便带动左右端皮带轮15和传动皮带14使小车3在导轨13上运动。(左右端皮带轮形状尺寸是一样的)图8A中支座37通过两个螺钉固定在上小车垫板34上。测量下倒摆4运动角位移的电位器12被安装在其上，然后用电位器压板39通过压紧螺钉40压紧。
<4>一级倒立摆(也称下倒摆4)的安装。下倒摆4的下端有一个通孔，测量其角位移的电位器12的旋转轴将穿过它并用螺钉与之相连接。其上端有三个互成120°的螺纹孔，用于固定测量中倒摆5角位移的电位器10之用。若将它的上端用尼龙绳9与吊钩8相连，便构成一级倒立摆装置，如图2所示。
<5>二级倒立摆(也称中、下倒摆5、4)的安装。中倒摆5的形状与下倒摆4完全一样，它的下端有一通孔，下倒摆4上端的电位器10的转轴穿过它并用螺钉与之相固连，其上端亦有三个互成120°的螺纹孔，用于固定测量上倒摆7角位移的电位器6之用。若将其上端用尼龙绳9与吊钩8相连便构成二级倒立摆装置，如图2所示。
<6>三级倒立摆(也称上、中、下倒摆7、5、4)的安装。上倒摆7的形状与下倒摆4基本上一样，所不同的只是其上端没有三个互成120°的电位器的安装孔。其下端有一个通孔，它与中倒摆5上端的电位器6的转轴通过螺钉相固连。若将其上端用尼龙绳9与吊钩8相连便构成三级倒立摆装置。依此也可构成四级等多级倒立摆装置，如图2所示。
二．控制器的组成及其功能说明如下控制器包括信号检测装置41、信号处理装置42(包括模拟信号处理装置和数字信号处理装置)、信号放大装置43和控制电机(图中未示)和控制箱44(图12示)五大部分组成，它们之间的信号传递关系如图1所示。本控制器具有模拟信号控制功能和计算机数字控制功能。因此在图12中还示出了“模拟-数字转换控制开关K”装置45。其中信号检测装置41、模拟信号处理装置42和信号放大装置43的线路图分别如图9、图10和图11所示。它们都是以印刷电路板组装成插件的形式，并且被组装在一个控制箱44内。数字信号处理装置由计算机控制实现。
图2中，测量小车3位移电位器2、测量下倒摆角位移电位器12、测量中倒摆角位移电位器10和测量上倒摆角位移电位器6，它们所检测出的位移信号通过图12中的引线和插头P5输入到信号检测装置41中的插座P2，然后对它们进行整形和零位调节等。
图12中的信号检测装置41的输出信号通过其上的插头P4输入到模拟信号处理装置42线路图的插座L4，然后对信号进行变换处理。经变换处理后的信号分两路进行输出。一路是经过插头L4输出到信号放大装置43的输入p6进行信号的功率放大，经放大后的信号由其输出端p7输出到控制电机的输入端去控制被控对象(小车、上、中、下摆)的运动；另一路则是通过模拟信号处理装置42中的输出插头L1将变换处理后的信号输入到数字计算机内的数字信号处理装置中对这些信号进行数字处理，它将由计算机控制实现。它们之间信号传递关系如图12中箭头方向所示。控制箱44上的控制面板47，相当于控制台，起到操作和控制作用。其中，电源开关46、“模拟-数字转换控制开关K”装置45、信号零位调节器48、增益调节器49以及信号测量孔50等都安装在该面板上，上述各种功能也是在该面板上来实现。
权利要求1.一种仿人控制三级倒立摆系统试验平台，其特征在于其主要由机械装置和控制器两大部分组成；该机械装置由小车(3)、下倒摆(4)、中倒摆(5)和上倒摆(7)、导轨(13)、左支架组件(1)，右支架组件(16)和工作台(17)组成；该导轨(13)的左右两端分别与左支架组件(1)上的支架(20)和右支架组件(16)上的支架(20)，通过内六角螺钉(18)相固连，而左支架组件(1)和右支架组件(16)则通过螺栓(19)分别固定在工作台(17)的台面两侧上；其中该下倒摆(4)即一级倒立摆的安装联接是在下倒摆(4)下端设有一个通孔，测量其角位移的电位器(12)的旋转轴穿过该通孔并用螺钉连接，其上端有三个互成120°的螺纹孔，电位器(10)可固定其上，将其上端用尼龙绳(9)与吊钩(8)相连；该中、下倒摆(5)、(4)组成二级倒立摆的安装联接是该中倒摆(5)形状与下倒摆(4)完全一样，它的下端设有一通孔，下倒摆(4)上端的电位器(10)的转轴穿过该通孔并用螺钉相固连，其上端亦有三个互成120°的螺纹孔，固定测量上倒摆(7)角位移的电位器(6)，将其上端用尼龙绳(9)与吊钩(8)相连；该上、中、下倒摆(7)、(5)、(4)组成三级倒立摆的安装联接是该上倒摆(7)的形状与下倒摆(4)相同，只是其上没有三个互成120°的螺纹孔，其下端有一个通孔，它与中倒摆(5)上端的电位器(6)的转轴通过螺钉相固连，将其上端用尼龙绳(9)与吊钩(8)相连；该控制器由信号检测装置(41)、信号处理装置(42)、信号放大装置(43)、控制电机和控制箱(44)五部分组成；该控制器设有“模拟-数字转换控制开关“K”装置(45)，其中信号检测装置(41)、模拟信号处理装置(42)和信号放大装置(43)以印刷电路板组装成插件的形式被组装在控制箱(44)内；该测量小车(3)的位移电位器(2)、测量下倒摆角位移电位器(12)、测量中倒摆角位移电位器(10)和测量上倒摆角位移电位器(6)，通过引线和插头P5与信号检测装置(41)中的插座P2相连；该信号检测装置(41)通过插头P4与模拟信号处理装置(42)的插座L4相连，插头L4与信号放大装置(43)相连，信号放大装置(43)与控制电机的输入端相连；模拟信号处理装置(42)中的输出插头L1与计算机内的数字信号处理装置相连；控制箱(44)上的控制面板(47)设置安装有电源开关(46)、“模拟-数字转换控制开关K”装置(45)、信号零位调节器(48)、增益调节器(49)及信号测量孔(50)。
2.根据权利要求1所述的一种仿人控制三级倒立摆系统试验平台，其特征在于该左支架组件(1)，由支承导轨(13)的支架(20)、一对轴承座组件(25)，皮带轮组件(22)和电位器支架(26)组成；均被安装在左安装底板(21)上，该左安装底板(21)则通过四个螺栓(19)固定在工作台(17)的左侧；该电位器(2)通过档圈(38)和螺钉固定在电位器支架(26)上；该皮带轮组件(22)，由皮带轮(15)、心轴(23)和轴套(24)相互联结组成后被安装在轴承座组件(25)上；该皮带轮的心轴(23)两端被支承在轴承座组件(25)上，电位器(2)的旋转轴与心轴(23)在同一轴线方向，该电位器(2)的旋转轴通过轴套(24)与心轴(23)连结固紧；该左端皮带轮(15)通过传动皮带(14)与小车(3)相连接的。
3.根据权利要求1所述的一种仿人控制三级倒立摆系统试验平台，其特征在于该右支架组件(16)，由支承导轨(13)的支架(20)、电机轴支座组件(29)、皮带轮组件(22)和电机座(30)组成后被安装在电机安装底板(27)上，该电机安装底板(27)，通过螺栓(19)固定在工作台(17)的右侧；该电机连接轴(28)上设有三个通孔，通过三个通孔用螺钉将电机连接轴(28)与皮带轮(15)连结，在电机连接轴(28)的下端沿其轴线方向设有一圆孔，控制电机的旋转轴插入该圆孔内，通过销钉将控制电机旋转轴与电机连接轴(28)连结；该电机座(30)下端设有二个通孔，通过螺钉将其固定在电机安装底板(27)上；其上端也设有二个通孔，控制电机安放在电机座(30)上，电机压板(31)通过该通孔利用螺钉将控制电机固紧在电机座(30)上。
4.根据权利要求1所述的一种仿人控制三级倒立摆系统试验平台，其特征在于该小车(3)，是由两块小车侧板(32)和两块上、下小车垫板(34)、(35)组成的；导轨(13)从其中心穿过，该小车组件的两块小车侧板(32)位于小车(3)的左右两侧，且分别与导轨(13)两侧平行，在它的外侧开有四个安装小车轴(33)的通孔，在它的内侧也有四个小的通孔，分别用于固定上、下小车垫板(34)、(35)；该小车轴(33)共有四根，每根轴的两端均安装上轴承，四根轴的两端分别与小车两侧的小车侧板(32)上的四个孔通过螺母相固连成为一体而构成了小车(3)的外形，其形状是一个中间空心的长方体，小车(3)通过滚珠轴承被支承在导轨(13)上，该上、下两块小车垫板(34)、(35)，它们的两侧均有螺纹孔，通过螺钉将两块小车垫板(34)、(35)分别与两块小车侧板(32)的上、下两边相固连，两块小车垫板(34)、(35)构成小车(3)的顶部和底部；该小压板(36)上开设有四个小通孔，传动皮带(14)的右端向上绕过右支架组件(16)上的右端皮带轮(15)后，用两个螺钉螺母连同小压板(36)一起被固定在下小车垫板(35)的右侧；传动皮带(14)的左端向上绕过左支架组件(1)上的左端皮带轮(15)以后，同样用两个螺钉螺母连同小压板(36)固定在下小车垫板(35)的左侧；该支座(37)通过两个螺钉固定在上小车垫板(34)上，测量下倒摆(4)运动角位移的电位器(12)被安装在其上，然后用电位器压板(39)通过压紧螺钉(40)压紧。
专利摘要一种仿人控制三级倒立摆系统试验平台,由机械装置和控制器两部分组成。机械装置包括小车、下倒摆、中倒摆、上倒摆、导轨、左、右支架组件和工作台;其中导轨的两端分别与左、右支架组件上的支架相固连,而左、右支架组件分别固定在工作台面两侧。控制器包括信号检测装置、信号处理装置、信号放大装置、控制电机和控制箱;该控制器设有模－数转换开关,信号检测装置、模拟信号处理装置和放大装置均组装成插件的形式,被安装在控制箱内。数字信号处理由计算机实现。
文档编号G01M1/00GK2426604SQ0023861
公开日2001年4月11日 申请日期2000年6月26日 优先权日2000年6月26日
发明者沈程智 申请人:沈程智
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
