跟随误差极限、加速度极限、控制输出极限等，保证控制安全可靠；PID（比例-积分-微分）数字滤波器，带速度和加速度前馈，带积分限值、偏差补偿和低通滤波器（GT-400-SV卡）；硬件捕获原点开关和编码器Index信号，实现高精度机器原点位置锁存；网络接口（以太网、Profibus-DP、RS232、RS422/485）(选件)。 (2)赛凡运动控制器
品牌：赛凡 型号：7SC3
用于驱动控制（1.5A）步进电机，配合赛凡光电的电控位移台，可实现位移调整自动化，微步进电路设计可以细分步距角，提高位移分辨率，面板功能齐全，可对各轴直接进行操作控制，内置图形液晶显示模块，独特的蓝色背光，128x64点阵，配有标准的RS232接口，配合控制软件可以通过计算机控制位移；软件功能强大，可以在同一个软件界面里打开多个串口，控制多个运动控制器，软件有手动运行，目标运行，增量运行三种模式供选择，用户可以设置多个自动运行方案，控制一台或多台位移台以不同的速度，位移量，延时量自动重复完成设定的动作。 5.4 光电编码器
尺寸小巧，重量轻，结构紧凑，性能稳定，抗干扰强，安装方便 5.5总结
相比之下，松下MSMD022G1U伺服电机分辨率高，运行速度快；同步带788XL037骨架材料好，有较高的抗腐蚀性，线速度高。固高科技（深圳）公司生产的GT-400-SV运动控制器有较高的控制性能，控制精度高。Hengstler光电编码器有更好的设计。因此我们设计的倒立摆，采用以上原件
第6章 安装调试
6.1 软件安装及使用方法
实控软件运行时需要MATLAB6.5、MATLAB/Simulink5.0、MATLAB/Real-TimeWorkshop、MATLAB/Real-Time Windows Target 以及 Visual C/C++等软件的支持。因此，在使用实控软件之前必需安装上述支持软件。实控软件的安装只需要点击固高公司提供的实控软件安装程序就可以自行安装。
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首先在 Windows 操作系统环境下启动 MATLAB 应用程序，在 CommandWindows 窗口中键入 Simulink 命令或点击工具栏上的按钮 ， 就可以启动Simulink 应用程序。
成功安装了实控软件后，在“Sinmulink Library Browser”中添加了“Googol Education Products”子模块库，单击此模块库，在右边的窗口中就会出现包括多个项目的展开模块。其中，“Inverted Pendulum”模块为固高公司的倒立摆系列示例程序。“GT-400-SV Block Library”模块为固高 GT-400-SV-PCI 运动控制卡的基本模块库，主要是运动控制板卡的功能函数的封装。调用这些基本的模块库,用户就可以搭建的倒立摆系统的控制器,达到软件仿真的目的。
现在我们以一级直线倒立摆的控制系统的仿真来详细说明实控软件的使用。首先双击“Inverted Pendulum”后，在弹出的下拉菜单中双击“B. Linear Inverted
Pendulum”，再在其下的下拉菜单中双击“1)Linear 1-Stage IP Experiments”就会弹出下拉窗口：
并双击“PID Control DEMO”则会显示如图 6-1 所示的控制程序界面。其中“Real Control”模块是倒立摆的实时控制部分，“PID Controller”模块为PID 控制器。控制器的输入信号为分别为小车的位移、小车的速度、摆杆的角度和摆杆的角速度。控制器的输出信号 Acc为小车的加速度控制信号。
图6-1控制程序界面
“Real Control”是直线一级倒立摆的硬件驱动部分，双击“Real Control”可以看到其具体的结构如图 5-4所示。其中，“Pendulum”是一级倒立摆对象。
图6-2 Real Control 模块结构图
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双击其可以看到如图 6-2 所示的组成模块。可以看出“Pendulum”是由 GT400－SV Block Library”模块库的基本模块搭建而成的。此模块将控制算法的结果包括理论运算的速度“Vel”和加速度“Acc”输入运动控制板卡，同时输出小车的位置“Pos”和摆杆的角度“Angel”，而小车的速度和摆杆的角速度利用一阶差分的方法计算得到。 6.2在MATLAB Simulink 下对超前校正系统进行仿真
图 6-3 直线一级倒立摆的频率响应校正仿真程序
6.3在MATLAB Simulink 下对滞后—超前校正系统进行仿真
图6-6直线一级倒立摆的频率响应校正实时控制程序
线
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6.4 在MATLAB Simulink 下对PID控制进行仿真
图6-9直线一级倒立摆PID校正实时控制程序
第7章 加工制作
7.1加工方案
为了使倒立摆机械部分的质量尽可能轻，设计中大部分零件材料选用铝合金60610因为铝合金6061在铝中加入了镁和矽等元素，使非常软的纯铝在硬度和张力强度上有了很大
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提高，但密度没有增加。倒立摆机械部分分成以下三部分:小车部分、支架部分、传动部分。下表是倒立摆机械部分主要零件选用材料密度和质量的如表7-1所示。 7.2加工图纸
图7-3
第8章 经济性分析
8.1市场分析
倒立摆系统是为自动控制原理等基础控制课程的教学实验而设计的实验设备。该系统涵盖了许多经典的和现代的设计方法。这个系统有一个非常重要的性质——它是开环不稳定的。不稳定系统的控制问题成了大多数控制系统需要克服的难点，有必要在实验室中研究。但是由于绝大多数的不稳定控制系统都是非常危险的，因此成了实验室研究的主要障碍。而倒立摆系统就是解决这种矛盾的最好的实验工具，它简单、安全并且具备了一个非稳定系统所具有的重要的动态特性。因此，我们将推销固高的倒立摆系统
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