[实用新型]一种四轮小车倒立摆系统

摘要

本实用新型公开了一种四轮小车倒立摆系统，包括车体、摆动机构与控制机构；车体采用后驱式，通过电机控制移动，通过位移测量编码器测量位移，并转换为速度；车体顶面上安装摆动机构；摆动机构中摆杆通过铰接架铰接在车体顶面，由摆动测量编码器测量摆动角度。控制机构用来对车体进行控制，通过运动控制器采集位移测量编码器和角度测量编码器测得的车体速度信号与摆杆摆动角度信号，分别与外部计算机发送的车体期望速度信号和摆杆期望摆动角度信号进行对比，通过控制算法得到车体控制信号发送到伺服驱动器，实现对车体的控制。本实用新型的优点为：车体不必依附于导轨运动，传动误差小，控制更加精确。

主权项

一种四轮小车倒立摆系统，其特征在于：包括车体、摆动机构与控制机构；其中，车体为盒体结构，顶面通过安装盖板密封；车体的两侧板间轴承连接有前车轴与后车轴；前车轴与后车轴的两端均同轴固连一个车轮；车体内部安装有直流电机与位移测量编码器；所述直流电机固定安装在车体底板上，直流电机的输出轴上同轴固定安装有齿轮A；齿轮A与同轴固定安装在后车轴上的齿轮B啮合；所述位移测量编码器固定安装在后车轴上；车体的盖板顶面上安装摆动机构；所述摆动机构包括单摆支座、摆杆、角度测量编码器；其中，单摆支座固定安装在车盖顶面中心位置，单摆支座上通过水平的铰接轴铰接有摆杆，摆杆的轴线垂直于铰接轴轴线；铰接轴的一端通过联轴器连接有角度测量编码器；所述控制机构安装在下车底面上，包括伺服驱动器、接线板、运动控制器与电源构成；其中，运动控制器通过接线板与位移测量编码器、角度测量编码器、直流电机相连，采集位移测量编码器和角度测量编码器测得的车体速度信号与摆杆摆动角度信号；运动控制器与外部计算机相连，将接收到的车体速度信号、摆杆摆动角度信号发送到外部计算机中，通过外部计算机实现对车体速度与摆杆摆动状态的实时监测；同时，外部计算机还向运动控制器中发送车体期望速度信号和摆杆期望摆动角度信号，由此通过运动控制器根据车体速度信号与摆杆摆动角度信号分别与车体期望速度信号、摆杆期望摆动角度信号进行比较，通过控制算法得到控制信号发送到伺服驱动器，最终通过伺服驱动器控制直流电机驱动车体运动，实现本实用新型倒立摆系统的实时控制；电源与伺服驱动器、接线板、运动控制器、位移测量编码器、角度测量编码器、直流电机相连，进行供电。