深谷产品课堂——开源直线电机一级倒立摆产品学习和操作

       欢迎关注深谷学院《深谷产品课堂》系列文章，在前面课堂中，我们学习了开源六轴协作机械臂的产品操作，本期为大家带来的是开源直线电机一级倒立摆产品学习和操作。

环境版本

· 主机系统版本：Windows10 64位

· 处理器型号：Intel-i7

· Matlab版本：Matlab R2020b

· 人机交互软件（免安装）：ProductSoftware

学习目标

知识储备

首先学习直线一级倒立摆结构。

产品包括倒立摆本体、控制系统、人机交互软件、以及相关配线等组件。

2. 倒立摆本体

主要包括直线电机、角度编码器以及摆杆。倒立摆本体尺寸如下图所示。

3. 控制系统

控制系统的硬件主要包括模拟电路、控制器、驱动器以及电源4个部分。控制系统尺寸如下图所示。

4. 人机交互软件

该软件集成了我公司多款产品的人机交互功能，适配的产品包括倒立摆系列，电机系列，多轴机器人系列等。

任务实施

任务实施包括以下内容。接下来分别进行讲解与演示。

1. 直线一级倒立摆连接

2. 使用MATLAB下载实物控制程序操作步骤

第一步：打开MATLAB软件，在命令行输入slLibraryBrowser('open')，回车。

第二步：打开库浏览器（Simulink Library Browser），找到一级倒立摆工具箱（Linear Single Inverted Pendulum Toolbox of VSTC），打开实验案例包（Example）。

第三步：双击打开“实验十一 线性二次型控制实验”模块后，双击打开“实物控制模型”模块，打开Simulink模型。

第四步：点击编译部署按钮（Build, Deploy & Start）,程序开始编译，点击状态栏中间的查看诊断（View diagnostic）按钮可以查看编译进度以及是否发生错误。编译及下载成功的描述如下图所示。若发生错误，需要根据错误原因先处理

第五步：打开人机交互软件，刷新当前串口，选择相应串口并点击连接。选择实验11-线性最优控制实验。

第六步：点击复位按钮，系统会进入到复位状态（802x），复位完成后，自动回到空闲状态（0000）选择加速度模式，点击启动按钮，系统会进入到启动状态（801x），启动完成后，自动进入到准备状态（1000）点击回零运动按钮，系统会进入到回零运动状态（101x），回零完成后，系统自动回到准备状态（1000）点击开始运动按钮，系统进入到开始运动状态（102x）。

第七步：在系数kx、系数kx’、系数ka和系数ka’输入-18.2、-13.4、57和10.7，点击参数下发。将摆杆逆时针扶起到竖直向上位置，系统会进入稳定控制状态，扶住摆杆使其稳定，松手，观察系统运行情况。目标角度输入-1，点击参数下发，观察滑块位置和摆杆角度波形。在稳定后，目标角度输入1，点击参数下发，观察滑块位置和摆杆角度波形。目标位置输入-50，点击参数下发，观察滑块位置和摆杆角度波形。在稳定后，目标位置输入50，点击参数下发，观察滑块位置和摆杆角度波形。

任务拓展

根据LQR算法，尝试修改状态空间矩阵的值，观察倒立摆摆杆稳定效果。

课堂小结

下面我们进行课堂小结：

1、简述直线一级倒立摆组成以及连接过程。

2、学会使用MATLAB软件进行自动代码生成及下载

3、学会使用人机交互软件进行倒立摆的稳定控制

接下来，深谷小助将会继续分享《深谷产品课堂》的课程，欢迎大家持续关注。