一种教学用倒立摆的制作方法

本实用新型涉及一种教学实验用的倒立摆。

背景技术：

倒立摆（inverted pendulum）是进行控制理论研究的典型实验装置，该装置通过调整小车的水平运动来控制摆杆在倒立时保持稳定状态。学习自动控制理论的学生通过倒立摆系统实验来验证所学的控制理论和算法，非常的直观、简便，在轻松的实验中对所学课程加深了理解。同时，倒立摆也是进行控制理论研究的理想实验平台。许多现代控制理论的研究人员一直将它视为典型的研究对象，不断从中发掘出新的控制策略和控制方法。

传统的倒立摆通常都是采用旋转电机作为执行部件以带动小车水平运动的方式实现摆杆的倒立稳摆。传动机构较为复杂，环节多，容易出现传动机构的故障误差而导致实验失败，可靠性较低。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种教学用倒立摆，结构紧凑、轻巧，操作方便。

为了解决上述技术问题，本实用新型采取以下技术方案：

一种教学用倒立摆，包括底座、小车和摆杆，所述底座内设有圆筒直线电机和导向杆，该圆筒直线电机包括定子和动子，定子固定在底座上，动子活动套装在定子上，小车活动套装在导向杆上，小车和动子相互卡装，小车上活动安装有连接杆，小车上设有角度编码器，该角度编码器与连接杆连接安装，摆杆下端装设在该连接杆上，摆杆上端设有附球。

所述小车上安装有直线轴承，导向杆穿过该直线轴承与小车活动卡装。

所述导向杆设置有两根，分别为上导向杆和下导向杆，并且该上导向杆和下导向杆呈上下并排分布。

所述连接杆套装在轴承内，该轴承固定装在小车内。

所述定子与底座的装接处设有缓冲垫。

所述摆杆通过连接螺栓锁紧在连接杆上。

所述小车与动子间通过螺栓安装锁紧。

所述底座一侧设有面板。

所述底座上设有安装块，定子和导向块分别安装在该安装块上。

本实用新型结构紧凑、轻巧，利用圆筒型直线电机作为执行部件，有效提高传动效率，并且以力作为输入量，便于控制，利于后继模型的建立和控制算法的研究和实施。

附图说明

附图1为本实用新型立体结构示意图；

附图2为本实用新型局部剖面结构示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

如附图1和2所示，一种教学用倒立摆，包括底座19、小车10和摆杆3，所述底座19内设有圆筒直线电机和导向杆15，该圆筒直线电机包括定子21和动子13，定子21固定在底座19上，动子13活动套装在定子21上，小车10活动套装在导向杆15上，小车10和动子13相互卡装，小车10上活动安装有连接杆5，小车10上设有角度编码器11，该角度编码器11与连接杆5连接安装，摆杆3下端装设在该连接杆5上，摆杆3上端设有附球1。小车10上安装有直线轴承7，导向杆15穿过该直线轴承7与小车10活动卡装，通过该直线轴承7，使小车更加顺畅的进行滑动。连接杆5套装在轴承6内，该轴承6固定装在小车10内，使得连接杆5在转动的过程中更加顺滑。在底座19底面设有脚垫，便于将整个倒立摆平稳的放置。

另外，导向杆15设置有两根，分别为上导向杆151和下导向杆152，并且该上导向杆和下导向杆呈上下并排分布。通过设置两根导向杆，从而保证小车移动的更加平稳。

此外，底座19上设有安装块18，定子21和导向块15分别安装在该安装块上，可设置两个安装块，分别用于安装定子和导向块，安装块则固定在底座上。定子13与底座19的装接处设有缓冲垫17，从而保证动子和小车在移动到底座边沿时被缓冲垫阻挡，起到缓冲的作用。底座19一侧还设有面板8。

摆杆3通过连接螺栓4锁紧在连接杆5上。小车10与动子13间通过螺栓12安装锁紧，方便安装和拆卸。

此外，在动子13上还装设有引线端盖9，用于将引线封盖住，以及设有端盖14，

本实用新型采用圆筒直线电机作为执行部件，为直接驱动形式，使得结构紧凑。同时结合直线电机特性，直接采用力作为系统输入，更精确反映整个装置的实际特性，有利于后继模型的建立和控制算法的研究和实施。

需要说明的是，以上所述并非是对本实用新型技术方案的限定，在不脱离本实用新型的创造构思的前提下，任何显而易见的替换均在本实用新型的保护范围之内。