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| 下載應用文章 | |||
| 1. TIME OPTIMAL CONTROL OF 3D CRANE | |||
| 2. ROBUST CONTROL OF 3E CRANE | |||
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規格說明： |
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| 1. |
3D天車機構單元 |
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(1) 長：1.5m，高：1.5m |
(2) 主驅動馬達：直流馬達
× 3 |
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(3) 位置感測器：編碼器 × 5 |
(4) 量測解析度：4096
pulse/rev |
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(5) 量測準確度：0.0015rad |
(6) 專用MIMO伺服放大器 |
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| 2. |
控制介面卡 |
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(1)類比輸出通道：4，12bit |
(2)類比輸入通道：16，12bit |
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(3)類比輸入轉換時間：6us |
(4)數位輸出/輸入通道：8
× 4雙向可程式規劃 |
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(5)中斷週期：1us
~ 1000s |
(6)PWM輸出通道：2，40MHz
基頻可程式規劃 |
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(7)增量編碼器通道：2，16bit |
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| 3. |
控制軟體 |
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(1)Matlab/Simulink 即時控制軟體 |
(2)原廠教學手冊 | ||
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| 特點 | ||
| 1. | 採 3D 工業用天車模型，輕易建立極度非線性 MIMO 系統。 | |
| 2. | 可依使用者需求製造模型長寬尺寸(1m ~ 3m )。 | |
| 3. | 天車模型加裝 2D 角度量測系統。 | |
| 4. | 整合 MATLAB®/ Simulink® 與 MS Windows®95/98/NT/2000 環境，真正的執行即時控制系統。 | |
| 5. | 支援MATLAB®/ Simulink®即時控制發展軟體，無須編寫C語言讓你快速測試控制法則。 | |
| 6. | 提供基本控制器程式範例與教材。 | |
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| 系統簡介 |
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天車系統可依使用者需求以鋼體或彈性材料組成，模型之長寬尺寸由 1m 至 3m 可任意指定製造。 |
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| 天車模型具有三組直流控制馬達與五組編碼器位置量測感測器，編碼器解析度為 4096 pulses/rev。三組滑車各具一編碼器，2D 角度量測亦二只由編碼器組成 ；量測載物(payload)偏差角度精確度達 0.0015 rad。 |
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由電腦介面送出 PWM 控制信號至直流馬達驅動器，並讀取經解碼的 16 位元編碼器數位信號。 介面卡則操作於 MATLAB® / Simulink®3D Crane Toolbox 控制環境。 |
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教材提供相關控制軟體範例與說明，你不必再孤軍奮鬥發展即時控制軟體 |
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| 範例 |
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教材含蓋廣泛的實驗應用範例，讀者只要從 Simulink 與 3D Crane Toolbox 資料庫中取得所需之方塊；即能快速且輕易的建立自己的控制系統。如下圖所示應用 Simulink 信號源與增益方塊(比例控制器)建立之控制系統。按下 Start 即可執行即時控制實驗。 |
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下圖顯示Real
Time Crane Block方塊描述天車模型介面與物理參數。
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OutputDevDriv
方塊內容如下圖，可完成介面卡
RT-DAC3
硬體設定規劃。三組直流馬達分別由指定的輸出驅動通道控制。
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此一即時控制範例之控制信號與角度 alpha 實驗結果如下圖所示。比例控制器之增益可直接從Simulink修改，無需再次執行編譯。這種設計方法就是所謂
"rapid prototyping"。 |
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如果要觀察天車的不穩定控制現象，只要增加比例控制器之增益即產生如下圖情形。 |
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| 3D天車模型 | ||
| 3D天車模型有五個主要量測參數： | ||
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表示對應橫桿中心點之滑車位置 | |
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表示對應天車框架中心點之滑車與橫桿位置 | |
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表示垂直線的長度 | |
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表示垂直線與X軸之角度 | |
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表示垂直線投射至YZ平面對應負向Z軸之角 | |
| 3D天車模型之符號與參數定義如下： | ||
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mc – 載物重量 |
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mw – 滑車重量 | |
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ms – 移動式橫桿重量 | |
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xc,, yc, zc – 載物位置向量 | |
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S – 載物重力 | |
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xw, yw – 滑車位置向量(zw = 0) | |
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Fx, - 滑車驅動力 | |
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Fy - 滑車與橫桿驅動力 | |
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Tx, Ty – XY方向磨擦力 | |
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R – 垂直限長度 |
| 為了建立模型，適當選擇座標系統是必要的。 |
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| 3D 天車系統方程式如下： | |
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PID 即時控制系統與響應曲線 |
| 建構於 Simulink 環境之 PID 即時控制系統如下圖所示： |
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即時控制實驗顯示之軌跡曲線如下圖所示，載物追隨控制軌跡移動。僅管應用PID控制法則執行控制，很明顯的載物仍非常不穩定。 |
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3D天車PID即時控制系統 |
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即時控制實驗結果 |
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| 3D天車系統包含下列 ： | ||
| 硬體 : | 3D 天車機構單元 | |
| 功率驅動器 | ||
| 介面卡 RT-DAC/PCI | ||
| 軟體 : | 3D Crane Matlab/Simulation Toolbox for Matlab/Simulink | |
| 教材 : | Assembling and Testing Manual | |
| Getting Started Manual | ||
| 電腦軟硬體需求 | ||
| PC 486 100 MHz 或以上, RAM 64M, | ||
| MATLAB®5.3, 6.x / Simulink® 2.x,3.x, | ||
| RTW, Real Time Windows Target | ||
| Compiler: Watcom C/C++ 10.6, 11.0, or Visual C 5.0 | ||
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| 回自動控制實驗設備 | |
