倒立摆机电控制系统结构设计(CAD图纸+SolidWorks三维模型+说明书)

三维截图

需要可以任意调节转速的交流伺服电机配伺服驱动器一套。
通过PLC控制程序能够灵活地控制倒立摆机电控制系统的运行。
电压参数：220V交流电或者48V直流电压。

在此次的倒立摆机电控制系统的结构设计中，我们采用交流伺服电机驱动，并且交流伺服电机也是一种最常用的伺服电机，在各行各业中得到广泛的使用。交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似，其定子上装有两
个位置互差90°的绕组，一个是励磁绕组Rf，它始终接在交流电压Uf上；另一个是控制绕组L，联接控制信号电压Uc。所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式，但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性，无“自转”现象和快速响应的性能，它与普通电动机相比，应具有转子电阻大和转动惯量小个特点。目前应用较多的转子结构有两种形式：一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子，为了减小转子的转动惯量，转子做得细长；另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子，杯壁很薄，仅0.2-0.3mm，为了减小磁路的磁阻，要在空心杯形转子内放置固定的内定子，空心杯形转子的转动惯量很小，反应迅速，而且运转平稳，因此被广泛采用。交流伺服电动机在没有控制电压时，定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场，转子静止不动。当有控制电压时，定子内便产生一个旋转磁场，转子沿旋转磁场的方向转，在负载恒定的情况下，电动机的转速随控制电压的大小而变化，当控制电压的相位相反时，伺服电动机将反转。

已知整个倒立摆机电控制系统的结构中，伺服电机所受到的负载来自移动小车的重力，摆杆的重力，光电码盘的重力以及直线导杆的重力和各方面的摩擦力，在这里，我们取总重量为10Kg，移动小车可以往复移动的范围为500mm~700mm，移动速度为1~2r/min。

根据本次设计由于为了该机构的方便使用，我们选择交流伺服电机驱动移动小车移动，交流伺服电机的型号是92BL-A类型的

目录
摘要.............................................................2
Abstract.........................................................2
第一章引言......................................................3
1.1课题的研究背景和意义......................................4
1.2倒立摆机电控制系统的国内外研究概况.........................4
1.3倒立摆系统简介.............................................4
1.3.1倒立摆系统的分类.......................................5
1.3.2倒立摆系统的特点.......................................5
1.3.3倒立摆系统框图.........................................6
1.4倒立摆系统的工作原理.......................................6
第二章倒立摆机电控制系统结构的总体设计...........................7
2.1倒立摆机电控制系统结构的功能需求..........................8
2.2系统实现结构图............................................9
第三章倒立摆机电控制系统结构设计.................................10
3.1控制系统的构成.............................................11
3.2控制系统硬件电路核心元件的选择.............................11
3.2.1伺服电机的工作原理及选型计算..........................12
3.2.2伺服电机的工作原理....................................12
3.2.3伺服电机的选型计算....................................13
3.3光电码盘的工作原理及作用...................................13
3.3.1光电码盘的工作原理....................................14
3.3.2光电码盘的作用........................................16
3.4直线导杆的选择.............................................17
3.5同步带轮传动的选择计算.....................................20
第四章倒立摆机电控制系统中PID的控制算法的实现....................22
4.1PID控制算法简介............................................25
4.1.2PID控制各部分的特点....................................27
4.1.3PID控制器各部分参数的选定..............................29
4.2PID控制算法的实现..........................................29
结论.............................................................30
致谢.............................................................31
参考文献.........................................................32

A0-装配图

A3-底板

A4-摆杆1

A4-摆杆2

A4-编码器安装板1

A4-编码器安装板2

A4-传动轴

A4-电机安装板

A4-压板

A4-移动小车顶板

A4-轴承座

A4-主动同步轮(3M40Z)

图纸合集