CN215770201U - 一种直线倒立摆测控实验装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种直线倒立摆测控实验装置，其包括基座，所述基座上设有控制组件、滑杆装置和皮带轮组，所述控制组件能够控制皮带轮组运动，所述滑杆装置上滑移安装有实验组件，所述实验组件与皮带轮组连接，所述实验组件包括小车和配重件；所述小车的一侧转动连接有摆杆，所述配重件安装于小车的另一侧面。通过采用上述技术方案，通过配重件对摆杆的重量进行平衡，从而保证小车滑动时不会出现两侧受力不均匀的情况，避免出现局部磨损过多而造成的小车倾斜的问题。
Description
技术领域
本申请涉及控制实验的领域，尤其是涉及一种直线倒立摆测控实验装置。
背景技术
目前大多数直线倒立摆测控实验装置皮带轮组、小车、摆杆和小车，倒立摆系统的输入为小车的位移（即位置）和摆杆的倾斜角度期望值，计算机在每一个采样周期中采集来自传感器的小车与摆杆的实际位置信号，与期望值进行比较后，通过控制算法得到控制量，再经数模转换驱动直流电机实现倒立摆的实时控制。
小车上的直流电机通过皮带带动小车在固定的轨道上运动，摆杆的一端安装在小车上，能以此点为轴心使摆杆能在垂直的平面上自由地摆动。
其中，当实验高度较大的比如具有多级的摆杆时，会造成小车单侧受力较大，从而导致小车与滑杆之间受力不均匀，造成摩擦力分布不均匀，在长时间使用过程中会加大单侧的磨损了，进而出现小幅倾斜的情况，对试验准确性造成影响。
实用新型内容
为了改善精确性不高的缺陷，本申请提供一种直线倒立摆测控实验装置。
本申请提供的一种直线倒立摆测控实验装置采用如下的技术方案：
一种直线倒立摆测控实验装置，包括基座，所述基座上设有控制组件、滑杆装置和皮带轮组，所述控制组件能够控制皮带轮组运动，所述滑杆装置上滑移安装有实验组件，所述实验组件与皮带轮组连接，所述实验组件包括小车和配重件；
所述小车的一侧转动连接有摆杆，所述配重件安装于小车的另一侧面。
通过采用上述技术方案，通过配重件对摆杆的重量进行平衡，从而保证小车滑动时不会出现两侧受力不均匀的情况，避免出现局部磨损过多而造成的小车倾斜的问题。
优选的，所述滑杆装置包括两固定座、两滑杆、至少两缓冲弹簧、两缓冲板；
两个所述固定座固定连接于基座上，两所述滑杆固定连接在两个所述固定座之间，所述小车滑动连接在两所述滑杆上；
所述缓冲板滑动连接在滑杆上，所述缓冲弹簧设于所述缓冲板与所述固定座之间。
通过采用上述技术方案，通过设置缓冲板和缓冲弹簧来避免小车直接撞击固定座，从而导致实验组件的损坏。
优选的，所述配重件包括配重母块和配重插块，所述配重母块固定连接于所述小车，所述配重母块下侧面开设有插槽，所述插槽中可插设配重插块。
通过采用上述技术方案，针对摆杆的重量和数量，来插设不同数量的配重插块，具有更好的适应性。
优选的，所述配重母块与配重插块的插接方向水平设置、并与小车的滑移方向垂直。
通过采用上述技术方案，避免小车活动方向与插接方向相同，而造成在活动过程中配重母块与配重插块间发生相对滑动。
优选的，所述摆杆包括杆身、螺纹段，所述螺纹段设有两个、并分别固定设置于所述杆身两端端部。
通过采用上述技术方案，对摆杆进行模块化设计，能够较为便捷地更换杆身，或者对多个摆杆进行连接。
优选的，相邻两所述摆杆间设有U形支座，所述U形支座上设有编码器，所述U形支座与螺纹段螺纹连接。
通过采用上述技术方案，通过U形支座对多个摆杆进行连接，并且能够对摆杆间摆动角进行测量。
优选的，所述控制组件是伺服电机。
通过采用上述技术方案，伺服电机的精度较高，允许计算机设置电机将移动的特定角度。
优选的，所述小车上设有与两滑杆配合的通孔，所述小车内设有与通孔连通的安装腔室，所述安装腔室横截面呈与通孔同圆心的圆弧形，且圆弧形的圆弧角度大于或等于180°；在安装腔室内填充有滚珠。
通过采用上述技术方案，实现通过滚珠与滑杆进行受力抵触，而避免小车直接与滑杆接触，将滑动摩擦变为滚动摩擦，降低滑动阻力，同时也能降低磨损，可以有效解决配重件设置而导致的重量增大照成的磨损增大问题。同时，就算通孔与滑杆间由于误差或者磨损造成间隙较大时，配重件作用下保证小车两侧受力平衡时，也能够保持小车的平整。
附图说明
图1是本申请主体结构示意图；
图2是本申请中杆身零件图；
图3是本申请中实验组件结构示意图；
图4是本申请中小车的结构示意图；
图5是本申请中小车、配重母块和配重插块的结构示意图。
附图标记说明：1、基座；11、轮架；2、伺服电机；3、滑杆装置；31、固定座；32、滑杆；33、缓冲板；34、缓冲弹簧；4、实验组件；41、小车；411、通孔；412、安装腔室；42、插销；43、配重母块；44、配重插块；45、盖板；5、皮带轮组；6、U形支座；7、摆杆；71、杆身；72、螺纹段；73、轴孔段；8、滚珠。
具体实施方式
以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种直线倒立摆测控实验装置。参照图1，直线倒立摆测控实验装置包括基座1，基座1呈板状，基座1上侧面固定连接有两个轮架11。
一个轮架11的正侧端面上转动连接有一个皮带轮，一个轮架11后侧端面上安装有控制组件，本实施例中控制组件为伺服电机2，伺服电机2的转轴贯穿轮架11、且转轴的端部安装有一个皮带轮，两个皮带轮之间设有皮带，两个皮带轮和皮带共同形成皮带轮组5。
基座1上侧面还固定连接有两个固定座31，两个固定座31之间固定连接有两个滑杆32，滑杆32呈圆柱形。
参照图1，滑杆32上设有实验组件4，参照图3和图4，实验组件4包括滑动连接在滑杆32上的小车41，小车41上设有通孔411供滑杆32插设，通孔411与滑轨32间间隙配合。小车41内设有与通孔411连通的安装腔室412，安装腔室412横截面呈与通孔411同圆心的圆弧形，且圆弧形的圆弧角度大于或等于180°，本实施例以180°为例。
在安装腔室412内填充有滚珠8，其中，安装腔室412的一端呈贯穿小车41设置，通过安装在小车41上的一小车45实现端口封闭。
滑杆32两端分别滑动连接有一个缓冲板33，缓冲板33与固定座31之间固定连接有缓冲弹簧34，当实验过程中由于控制系统导致小车41有撞击两侧固定座31的趋势，使得小车41首先撞击缓冲板33以压缩弹簧。
参照图1和图3，小车41的一侧固定连接有插销42，插销42上插设有U形支座6，U形支座6上侧面开设有螺纹孔，螺纹孔中连接有摆杆7。
参照图2，摆杆7包括杆身71、螺纹段72，螺纹段72设有两个，并分别设于杆身71的两端端部，杆身71能够通过一端的螺纹段72与螺纹孔连接安装在U形支座6上，杆身71另一端的螺纹段72上螺纹连接有轴孔段73。
轴孔段73能够与另一个U形支座6连接，从而铰接更多摆杆7，每个U形支座6都安装有一个能够测量两个摆杆7之间相对转动角度的编码器。
参照图3和图5，小车41的另一侧面上固定连接有配重母块43，配重母块43下侧面开设有插槽，插槽中能够插设有配重插块44，根据铰接不同数量的摆杆7来插设不同数量和/或重量的配重插块44，来对小车41的两侧的受力进行平衡，其中，配重母块43和配重插块44共同形成配重件。
工作原理：
大致检测或计算摆杆7的总重量，然后相应的插设配重插块44来进行调整，使两侧的重量相接近即可。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种直线倒立摆测控实验装置，包括基座（1），所述基座（1）上设有控制组件、滑杆装置（3）和皮带轮组（5），所述控制组件能够控制皮带轮组（5）运动，所述滑杆装置（3）上滑移安装有实验组件（4），所述实验组件（4）与皮带轮组（5）连接，其特征在于：所述实验组件（4）包括小车（41）和配重件；
所述小车（41）的一侧转动连接有摆杆（7），所述配重件安装于小车（41）的另一侧面。
2.根据权利要求1所述的一种直线倒立摆测控实验装置，其特征在于：所述滑杆装置（3）包括两固定座、两滑杆（32）、至少两缓冲弹簧（34）、两缓冲板（33）；
两个所述固定座固定连接于基座（1）上，两所述滑杆（32）固定连接在两个所述固定座之间，所述小车（41）滑动连接在两所述滑杆（32）上；
所述缓冲板（33）滑动连接在滑杆（32）上，所述缓冲弹簧（34）设于所述缓冲板（33）与所述固定座之间。
3.根据权利要求1所述的一种直线倒立摆测控实验装置，其特征在于：所述配重件包括配重母块（43）和配重插块（44），所述配重母块（43）固定连接于所述小车（41），所述配重母块（43）下侧面开设有插槽，所述插槽中可插设配重插块（44）。
4.根据权利要求3所述的一种直线倒立摆测控实验装置，其特征在于：所述配重母块（43）与配重插块（44）的插接方向水平设置、并与小车（41）的滑移方向垂直。
5.根据权利要求1所述的一种直线倒立摆测控实验装置，其特征在于：所述摆杆（7）包括杆身（71）、螺纹段（72），所述螺纹段（72）设有两个、并分别固定设置于所述杆身（71）两端端部。
6.根据权利要求5所述的一种直线倒立摆测控实验装置，其特征在于：相邻两所述摆杆（7）间设有U形支座（6），所述U形支座（6）上设有编码器，所述U形支座（6）与螺纹段（72）螺纹连接。
7.根据权利要求1所述的一种直线倒立摆测控实验装置，其特征在于：所述控制组件为伺服电机（2）。
8.根据权利要求2所述的一种直线倒立摆测控实验装置，其特征在于：所述小车（41）上设有与两滑杆（32）配合的通孔（411），所述小车（41）内设有与通孔（411）连通的安装腔室（412），所述安装腔室（412）横截面呈与通孔（411）同圆心的圆弧形，且圆弧形的圆弧角度大于或等于180°；在安装腔室（412）内填充有滚珠（8）。
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