歡迎關(guān)注深谷學(xué)院《深谷產(chǎn)品課堂》系列文章，在前面課堂中，我們學(xué)習(xí)了開源六軸協(xié)作機(jī)械臂的產(chǎn)品操作，本期為大家?guī)淼氖情_源直線電機(jī)一級(jí)倒立擺產(chǎn)品學(xué)習(xí)和操作。

環(huán)境版本

· 主機(jī)系統(tǒng)版本：Windows10 64位

· 處理器型號(hào)：Intel-i7

· Matlab版本：Matlab R2020b

· 人機(jī)交互軟件（免安裝）：ProductSoftware

學(xué)習(xí)目標(biāo)

知識(shí)儲(chǔ)備

首先學(xué)習(xí)直線一級(jí)倒立擺結(jié)構(gòu)。

產(chǎn)品包括倒立擺本體、控制系統(tǒng)、人機(jī)交互軟件、以及相關(guān)配線等組件。

2. 倒立擺本體

主要包括直線電機(jī)、角度編碼器以及擺桿。倒立擺本體尺寸如下圖所示。

3. 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)的硬件主要包括模擬電路、控制器、驅(qū)動(dòng)器以及電源4個(gè)部分?？刂葡到y(tǒng)尺寸如下圖所示。

4. 人機(jī)交互軟件

該軟件集成了我公司多款產(chǎn)品的人機(jī)交互功能，適配的產(chǎn)品包括倒立擺系列，電機(jī)系列，多軸機(jī)器人系列等。

任務(wù)實(shí)施

任務(wù)實(shí)施包括以下內(nèi)容。接下來分別進(jìn)行講解與演示。

1. 直線一級(jí)倒立擺連接

2. 使用MATLAB下載實(shí)物控制程序操作步驟

第一步：打開MATLAB軟件，在命令行輸入slLibraryBrowser('open')，回車。

第二步：打開庫(kù)瀏覽器（Simulink Library Browser），找到一級(jí)倒立擺工具箱（Linear Single Inverted Pendulum Toolbox of VSTC），打開實(shí)驗(yàn)案例包（Example）。

第三步：雙擊打開“實(shí)驗(yàn)十一 線性二次型控制實(shí)驗(yàn)”模塊后，雙擊打開“實(shí)物控制模型”模塊，打開Simulink模型。

第四步：點(diǎn)擊編譯部署按鈕（Build, Deploy & Start）,程序開始編譯，點(diǎn)擊狀態(tài)欄中間的查看診斷（View diagnostic）按鈕可以查看編譯進(jìn)度以及是否發(fā)生錯(cuò)誤。編譯及下載成功的描述如下圖所示。若發(fā)生錯(cuò)誤，需要根據(jù)錯(cuò)誤原因先處理

第五步：打開人機(jī)交互軟件，刷新當(dāng)前串口，選擇相應(yīng)串口并點(diǎn)擊連接。選擇實(shí)驗(yàn)11-線性最優(yōu)控制實(shí)驗(yàn)。

第六步：點(diǎn)擊復(fù)位按鈕，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入到復(fù)位狀態(tài)（802x），復(fù)位完成后，自動(dòng)回到空閑狀態(tài)（0000）選擇加速度模式，點(diǎn)擊啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入到啟動(dòng)狀態(tài)（801x），啟動(dòng)完成后，自動(dòng)進(jìn)入到準(zhǔn)備狀態(tài)（1000）點(diǎn)擊回零運(yùn)動(dòng)按鈕，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入到回零運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（101x），回零完成后，系統(tǒng)自動(dòng)回到準(zhǔn)備狀態(tài)（1000）點(diǎn)擊開始運(yùn)動(dòng)按鈕，系統(tǒng)進(jìn)入到開始運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（102x）。

第七步：在系數(shù)kx、系數(shù)kx’、系數(shù)ka和系數(shù)ka’輸入-18.2、-13.4、57和10.7，點(diǎn)擊參數(shù)下發(fā)。將擺桿逆時(shí)針扶起到豎直向上位置，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入穩(wěn)定控制狀態(tài)，扶住擺桿使其穩(wěn)定，松手，觀察系統(tǒng)運(yùn)行情況。目標(biāo)角度輸入-1，點(diǎn)擊參數(shù)下發(fā)，觀察滑塊位置和擺桿角度波形。在穩(wěn)定后，目標(biāo)角度輸入1，點(diǎn)擊參數(shù)下發(fā)，觀察滑塊位置和擺桿角度波形。目標(biāo)位置輸入-50，點(diǎn)擊參數(shù)下發(fā)，觀察滑塊位置和擺桿角度波形。在穩(wěn)定后，目標(biāo)位置輸入50，點(diǎn)擊參數(shù)下發(fā)，觀察滑塊位置和擺桿角度波形。

任務(wù)拓展

根據(jù)LQR算法，嘗試修改狀態(tài)空間矩陣的值，觀察倒立擺擺桿穩(wěn)定效果。

課堂小結(jié)

下面我們進(jìn)行課堂小結(jié)：

1、簡(jiǎn)述直線一級(jí)倒立擺組成以及連接過程。

2、學(xué)會(huì)使用MATLAB軟件進(jìn)行自動(dòng)代碼生成及下載

3、學(xué)會(huì)使用人機(jī)交互軟件進(jìn)行倒立擺的穩(wěn)定控制

接下來，深谷小助將會(huì)繼續(xù)分享《深谷產(chǎn)品課堂》的課程，歡迎大家持續(xù)關(guān)注。