Simulação e Controle

Sistema Bola na Viga

Sistema Bola na Viga

Controle uma esfera em uma viga usando técnicas de controle!

O que é o Sistema Bola na Viga?

O módulo Ball & Beam consiste em uma haste de aço em paralelo com um resistor níquel-crómio de arame enrolado formando a viga em que ;a bola de metal fica livre para rolar. A posição da bola é obtida através da medição da tensão na haste de aço. Quando a bola rola ao longo da pista, ela atua como uma alavanca de contato semelhante a de um potenciómetro, resultando na posição da bola. Quando acoplado a planta SRV02, o motor DC irá mover a viga de forma que o ângulo do motor controla o ângulo de inclinação da viga. A bola em seguida, viaja ao longo do comprimento da viga.

O modulo acoplado a base do servo rotacional (SRV02) ensinarão os alunos a:

  • projetar um compensador proporcional à velocidade para controlar o servo eixo de carga
  • projetar um comando em cascata para estabilizar a bola
  • implementar os controladores e avaliar o desempenho do sistema

Além de ensinar conceitos intermediários de controle, o experimento Bola na Viga pode ser usado para pesquisa em diversas áreas, incluindo redes neurais e controle não-linear.

  • High quality aluminum chassis with precision-crafted parts
  • Robust machined aluminum casing with stainless steel rod
  • Ball and Beam module easily attaches to Rotary Servo Base Unit
  • Optional Master/Slave configuration with additional Ball and Beam module
  • Easy-connect cables and connectors
  • Fully compatible with MATLAB®/Simulink® and LabVIEW™
  • Fully documented system models & parameters provided for MATLAB®, Simulink®, LabVIEW™ and Maple™
  • Open architecture design, allowing users to design their own controller
Calibrationed base dimensions (L x W) 50 cm  x 22.5 cm
Beam length 42.55 cm
Lever arm length 12 cm
Support arm length 16 cm
Ball diameter 2.54 cm
Ball mass 0.064 kg
Ball position sensor bias power ±12 V
Ball position sensor measurement range ±5 V
Ball and Beam module mass 0.65 kg

Tópicos incluidos no courseware Quanser em idioma Inglês:

Modeling Topics

  • First-principles derivation
  • Transfer function representation
  • Linearization
  • Model validation

Control Topics

  • Multiple loops
  • PID

 

O experimento também pode ser usado para ensinar outros tópicos que não estão incluídos no currículo desenvolvido pela Quanser.

Para configurar essa estação, você precisará dos seguintes componentes recomendados pela engenharia da Quanser:

for MATLAB®/Simulink® users for LabVIEW™ users
1x SRV02 Rotary Servo Base Unit 1x SRV02 Rotary Servo Base Unit
1x Q2-USB data acquisition device¹ 1x NI CompactRIO controller with 1x Quanser Q1-CRIO module²
1x VoltPAQ-X1 linear voltage amplifier 1x VoltPAQ-X1 linear voltage amplifier
QUARC real-time control software Rapid Control Prototyping Toolkit software
¹ alternatively, you can use Q8-USB, QPIDe or any equivalent NI DAQ device supported by QUARC
² alternatively, you can use Q2-USB, Q8-USB, QPIDe or any equivalent NI DAQ device supported by RCP Toolkit

Download

  1. Sistema Bola na Viga - Familia Rotacional - Ficha Técnica do produto
  2. Material didático para LabVIEW
  3. Material didático para MATLAB/Simulink
  4. Artigos internacionais publicados utilizando este equipamento

 

Veja alguns videos do experimento em funcionamento:

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