Simulação e Controle

Pêndulo Invertido com 2 Graus de Liberdade

Pêndulo Invertido com 2 Graus de Liberdade

Introduza Princípios Avançados de Robótica!!

O Pêndulo Invertido com 2 Graus de Liberdade é um experimento ideal para a introdução avançada de princípios de robótica. Você pode utiliza-lo para demonstrar desafios do mundo real que são encontrados em aplicações aeroespacial como, por exemplo, a estabilização de um foguete durante seu lançamento.

 Usando esse experimento, os alunos aprenderão a:

  • obter uma representação de malha aberta do espaço de estados de um sistema de Pêndulo Invertido Rotacional com 1 Grau de Liberdade
  • projetar e refinar um controlador baseado em Regulador Linear Quadrático (LQR) do estado-feedback para equilibrar pêndulo em duas dimensões;
  • simular a resposta em malha fechada do Pêndulo Invertido Rotacional com 1 Grau de Liberdade
  • implementar o controlador de estado-feedback sobre o sistema Pêndulo Invertido com 2 Graus de Liberdade e avaliar o seu desempenho

Experimento Reconfigurável para Guindaste Pórtico (Gantry) com 2 Graus de Liberdade!

O desafio deste experimento é projetar um controlador feedback que amorteça o balanço pendular de uma carga suspensa por uma junta de 2 Graus de Liberdade. Esse experimento demonstra aplicações do mundo real como o içamento de uma carga pesada por um guindaste e move-la, ou de um robô pórtico pick-and-place em uma linha de montagem.

Além de ensinar conceitos de controle, o Pêndulo Invertido com 2 Graus de Liberdade / Guindaste Pórtico de 2 Graus de Liberdade também pode ser usado para pesquisas em várias áreas, incluindo o controle robusto e controle inteligente.

 

 

Currículo desenvolvido pela Quanser incluso

O Pêndulo Invertido com 2 Graus de Liberdade vem com um currículo totalmente criado pela Quanser: Manual do Instrutor com exercícios, Manual do Usuário e Controladores pré-projetados que permitem uma rápida utilização do potencial do equipamento, economizando meses de desenvolvimento para a concepção desse material.

 

 

  • 2 DOF Inverted Pendulum module easily attaches to the Rotary Servo Base Unit
  • Inverted pendulum mounts at the end of the 2 DOF Robot linkage arms
  • Configurable for two experiments: 2 DOF Inverted Pendulum and 2 DOF Gantry (pendulum mounts on top or below the linkage arms)
  • 2 DOF Joint allows the pendulum to rotate in both orthogonal axes
  • High resolution encoders to sense pendulum link angles
  • Easy-connect cables and connectors
  • Fully compatible with MATLAB®/Simulink® and LabVIEW™
  • Fully documented system models and parameters provided for MATLAB®, Simulink®, LabVIEW™ and Maple™
  • Open architecture design allows users to design their own controller

 

Mass of 4-bar linkage module 0.335 kg
Mass of single link 0.065 kg
Length of a single bar in linkage 0.127 m
Mass of pendulum (with T-fitting) 0.127 kg
Mass of 2 DOF hinge with 2 encoders 0.30 kg
Full length of pendulum (pivot to tip) 0.3365 m
Link moment of inertia about cog 8.74 x 10-5 kg.m²
Link moment of inertia about pivot 3.49 x 10-4 kg.m²
Encoder sensitivity on 2 DOF IP joint 0.0879 deg/count

 

Tópicos incluidos no courseware Quanser em idioma Inglês:

Model topics

  • State-space representation

Control topics

  • Linear-quadratic regulator

 

O equipamento 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
2x SRV02 Rotary Servo Base Unit 2x SRV02 Rotary Servo Base Unit
1x 2 DOF Robot module 1x 2 DOF Robot module
1x Q8-USB data acquisition device¹ 1x NI CompactRIO controller with 2x Quanser Q1-CRIO module³
1x VoltPAQ-X2 linear voltage amplifier² 1x VoltPAQ-X2 linear voltage amplifier²
QUARC real-time control software Rapid Control Prototyping Toolkit software
¹ alternatively, you can use QPIDe or any equivalent NI DAQ device supported by QUARC
² alternatively, you can use two VoltPAQ-X1 amplifiers
³ alternatively, you can use Q8-USB, QPIDe or any equivalent NI DAQ device supported by RCP Toolkit

 

 

Download

  1. Pêndulo Invertido com 2 Graus de Liberdade - Ficha técnica do produto

  2. Material didático para o MATLAB/Simulink.

  3. Material didático para o LabVIEW.

 

Veja alguns videos do experimento em funcionamento:

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