1) 部品 1) ホテンショメーター制御実験装置..1 台 2) ACアタフター..1 個 (AC100V/+9V1A) 3) 慣性負荷...2 個 ( アルミ円盤ホリアセタール製黒い棒 ) 4) 荷重負荷...1 個 ( 鉄製 M4ネシ ) 5)CD-ROM 枚 ( 資料とサ

Size: px

Start display at page:

Download "1) 部品 1) ホテンショメーター制御実験装置..1 台 2) ACアタフター..1 個 (AC100V/+9V1A) 3) 慣性負荷...2 個 ( アルミ円盤ホリアセタール製黒い棒 ) 4) 荷重負荷...1 個 ( 鉄製 M4ネシ ) 5)CD-ROM 枚 ( 資料とサ"

たみえのあき
5 years ago
Views:

1 モーター角度制御実験装置 USB-1208FS 用取り扱い説明書 ( 有 ) リアルテック Rel Rev Rev 回転型倒立振子 RTC05 C_USB_Matlab 用取説

2 1) 部品 1) ホテンショメーター制御実験装置..1 台 2) ACアタフター..1 個 (AC100V/+9V1A) 3) 慣性負荷...2 個 ( アルミ円盤ホリアセタール製黒い棒 ) 4) 荷重負荷...1 個 ( 鉄製 M4ネシ ) 5)CD-ROM 枚 ( 資料とサンフルフロクラム ) 6) 取り扱い説明書...1 冊 ( 本紙 ) 2) 実験装置の概略本装置は DCモータ負荷 ( 慣性負荷荷重負荷 ) モーター角度センサー用ホテンショメーター DCモーターとホテンショメーターを連結する1:2(30:60) のキアハワーアンフで構成されています概略図は次の様になります Fig.2-1 参照正面図ハワーアンフ側面図慣性負荷フレートモーターモーター軸キアホテンショメーター Fig.2-1 本装置はアナロクコントローラー (OPT15) ティシタルコントローラー(1208FS) (USBA04) で駆動できます本取り扱い説明書はティシタルコントローラー (1208FS) 用です回転型倒立振子 RTC05 C_USB_Matlab 用取説 1

3 3) セットアッフ 3-1) モーターキアの先のモーター軸に慣性負荷を慣性負荷に埋め込まれているセットネシを締めて固定します 3-2)Fig.3-1 を参照して配線します 9V1.3A RTC01 PWR-AMP USB-1208FS USB ケーフル Fig.3-1 USB-1208FSの端子盤の配線は Pin No D/A OUT CW( 白 ) : 極性信号 (0V,3V) 13 D/A OUT Vi( 橙 ) : 制御信号 ( 電圧 0~4V) 12 GND V( 黒 ) : 0V 11 Ch S1( 黄 ) : ホテンショメーター信号 (-12V~;12V) になります回転型倒立振子 RTC05 C_USB_Matlab 用取説 2

4 4) サンフルフロクラム制御システム (PID 制御 ) の概念図は次の様になっています Fig.4-1 参照 Fig.4-1 A/D-7 Kc : ホテンショメーター信号入力用にAD 入力のチャンネル7を使用しています : ホテンショメーター電圧信号を角度に変換するキャリフレーションケインですホテンショメーターの有効角度は324 度ですモーターとホテンショメーターは30:60(=1:2) のキアで連結されてますのでモーター 2 回転でホテンショメーター 1 回転しますその結果モーター角センサーの有効角は324 度 x2=648 度になりますホテンショメーターに供給されている電圧は ±12Vなので Kcは K C 648deg 27(deg/ V ) 12V *2 Target : ステッフ入力信号です 50 を入れると 50 度 -50 を入れると -50 度のステッフ入力信号になります Ki Kp Kd : 積分ケインです Integrator は積分器です : 比例ケインです : 微分ケインです Derivative は微分器です回転型倒立振子 RTC05 C_USB_Matlab 用取説 3

5 Vi_Gain : ハワーアンフ ( モータートライハー ) が17.6 倍の電圧ケインを持っているのでここで1/17.6=0.057 倍して出力します後述 7) ハワーアンフ ( モータートライハー ) の項参照して下さい Abs : ハワーアンフ ( モータートライハー ) の仕様に合わせる為制御電圧 Viの絶対値をとっています D/A-0 : Vi( 絶対値 ) をDA 変換器のチャンネル0から出力しています Sign : Viの極性を取り出しています Viが + なら +1(V) -なら-1(V) を出力します Limit : 極性信号に-は不要なので 0,1に変換しています CW : ハワーアンフ ( モータートライハー ) の仕様に合わせる為 0,1(V) をTTL レヘル0,3(V) に増幅しています +3VがCW 0VがCCWですハワーアンフ ( モータートライハー ) 内のインハーターで反転しCCW 信号 (CW=3V->0V CW=0V->+3V) を生成しています回転型倒立振子 RTC05 C_USB_Matlab 用取説 4

6 5) 実験手順 5-1) 添付 CD-ROM には資料フロクラムと実行フロクラム [Motor.exe] が入っています実行フロクラム Motor.exe をタフルクリックで開くと操作画面が現れます Fig.5-1 参照 Fig ) フィートハック信号 ( ホテンショメーター信号 ) のチェックフィートハック信号 ( ホテンショメーター信号 ) をチェックすると実験装置ハワーアンフコントローラー (USB-1208FS) が正常に接続されていることをチェックできます以下の手順で確認する 1 USB-1208FSにハソコンからのUSBケーフルを接続し緑のランフが点灯する事を確認する 2 ハワーアンフのモーター SWをOFFにし電源 SWをONにしてハワーアンフ上の回転型倒立振子 RTC05 C_USB_Matlab 用取説 5

7 緑のランフが点灯する事を確認するこれでホテンショメーターに ±12Vが供給されました 3 操作画面のキャリフレーションケインだけKc=27に設定し比例ケインKp 微分ケインKd 積分ケインKi とTarget は0に設定する 4 Startをクリックしフロクラムをスタートするモーター軸 ( 慣性負荷 ) を手で回した時画面のモータ角度が ± の角度を表示することを確認する最後に0 度付近で止める 5-3) フィートハック信号の極性のチェック 1Stopをクリックして一度フロクラムをストッフします 2 比例ケインKp=0,1 程度の小さい値にセットし慣性負荷が回らない様に手で押さえてハワーアンフのモーター SWをONにしフロクラムをスタートする 3 慣性負荷を手で少し (±10 度位 ) 回した時 * 元に戻る力がモーターに働けば正常なネカティフフィートハックです * 回した方向に力が働けば異常なホシティフフィートハックですこの場合はKcの値の極性を反転しKc=-27にします 5-4) ステッフ応答のテスト (PD 制御実験 ) 1Stopをクリックして一度フロクラムをストッフします 2Kp( 比例ケイン ) とKd( 微分ケイン ) に概説で求めた値を Ki( 積分ケイン ) と Targetには 0をキーインします Kp=0.14 Kd=0.006 Ki=Target=0 3フロクラムをスタートし慣性負荷を手で回すと元の位置に戻ります 4Target=30にキーインすると慣性負荷は30 度回転します Target=-30をキーインすると反対側に-30 度回転します 5 微分ケインKadの値を変えるとオーハーシュートの量が変わります註 ) フロクラムは同じでもハソコンによりサンフリンク時間が多少異なるので微分値が変わりオーハーシュートの量が大きくなったり逆に小さくなって振動が発生する場合があります振動がある場合はKd=0.004 程度の小さい値に設定して試して下さい回転型倒立振子 RTC05 C_USB_Matlab 用取説 6

8 5-5) 積分器のテスト (PID 制御実験 ) 積分器を挿入すると定常 ( 角度 ) 偏差はセロになります注意 ) 操作を誤ると荷重負荷は予想外の動きをしますので下記手順に従って下さい 1 フロクラムをストッフしハワーアンフのモーター SWをOFFにし慣性負荷に荷重負荷を追加する Fig.5-2 参照モーター上面図ハルスエンコーター慣性負荷正面図モーター軸荷重負荷荷重負荷荷重 Fig Kc=-27, 比例ケインを小さな値 Kp=0.01 に設定し他のハラメーターは Kd=0.002 Ki=Target=0 に設定する 3 荷重負荷を水平な位置に手でセットしハワーアンフのモーター SWをONしフロクラムをスタートします 4 手を離すと荷重負荷は重みでヘース基板付近まで落下しますその時モーター角度の表示は約 -30 度の定常 ( 角度 ) 偏差を表示します 5 そのままの状態でKai=0.01に設定し Startをクリック ( 又はキーホートの Enterを押す ) と積分器が働き定常 ( 角度 ) 偏差は徐々に0に近づき荷重負荷は水平な位置に戻ります注 ) Kai=0.01 の値を大きくすると積分器の応答速度は速くなりますが制御システムの位相余裕を減らしますので不安定になり暴走する場合が有り危険です Kai=0.05 以下で実験して下さい回転型倒立振子 RTC05 C_USB_Matlab 用取説 7

9 6) テータ処理実効フロクラムの中にはテータ収集用の plots.csv が入っています plots.csv は一度実行フロクラムを実行し Stop すると生成されます plots.csv には Feedback Signal が記録されます plots.csv をタフルクリックで開くと Fig.6 の様な EXCEL 画面が表示されます Fig.6 A 欄はサンフリンク時間で一番下の桁が msec です B 欄は各サンフリンクでのモーター角度 ( 度 ) です回転型倒立振子 RTC05 C_USB_Matlab 用取説 8

10 7) ハワーアンフ ( モータートライハー ) ハワーアンフは PWM トライハー L6227 を採用しています等価回路は次の様になっています Fig.7-1 参照モーターコイル抵抗は Rm=8.3Ω 電流センス抵抗は Rs=0.5Ω です入力 ( 制御 ) 電圧 Vi とモーターに掛かる出力電圧 Vo の間には電圧ケインが生じます電流センス抵抗の電圧を Vo とすると OP-Amp のケインが充分大きければ Vi ハワーアンフ Vi V o ' V i Vo ' * Vo * Vo * V 即ちハワーアンフで電圧ケインは 17.6 倍になります V V Rs Vo ですから o モーター Rm Vo' 電流センス抵抗 Fig.7-1 概説で求めたフィートハックケインは i o を想定していますからコントローラーから Vi を出力する時 1/17.6=0.057 倍して出力しなければなりません通常の実行フロクラムでは DA 変換器に入るカウント (N) は対応する電圧を V o (v) V とすると o ( N) { V ( v) 10v}*16,383/ 20( v) ですが本機では o V ( N) { V ( v)* v}*16,383/ 20( v) o でなければなりません o ここでカウント 16,384 は RTDAC_USB が持っている DA 変換カウンターの容量 (14 ヒット =16,383) で 20V(±10V) をカハーしています V o 回転型倒立振子 RTC05 C_USB_Matlab 用取説 9

11 8) 仕様 8-1) モーター型番 : FN30 コイル抵抗 : 8.3Ω トルク定数 : 0.023Nm/Amp 9-2) モーター角センサー ( ホテンショメーター ) 型番 : JC N 抵抗値 : 10KΩ 有効角 : 324 ±5 回転トルク : 1.96mNm 回転寿命 : 5,000,000 回転 8-3) ハワーアンフ入力電源 : +9V 内部 ( 出力 ) 電圧 :±12V( ホテンショメーター用 ) 入力 ( 制御 ) 電圧 : 0~4V 極性信号 : CW(TTL レヘル ) 出力 ( モーター ) 電圧 : 0~8V 8-4)AC アタフター入力電圧 : AC100V/0.5Amp 以下出力電圧 : 9V /1.3Amp 8-5) 本体サイス : 30(W)x30(D)x30(H) 重さ = 約 5Kg 回転型倒立振子 RTC05 C_USB_Matlab 用取説 10

PowerPoint プレゼンテーション

PowerPoint プレゼンテーション PID 制御の基礎 ON/OFF 制御 PID 制御 P 制御過渡特性を改善しよう PD 制御と P-D 制御定常特性を改善しよう PI-D 制御 4.2 節 I-PD 制御角度制御実験装置 0 [deg] 30 [deg] 角度制御実験装置目標値コントローラ ( マイコン ) アクチュエータ (DC モータ ) 制御対象 ( アーム ) 角度センサ ( ロータリエンコーダ ) ON/OFF

1) 部品 1) ホ テンショメーター制御実験装置..1 台 2) ACアタ フ ター..1 個 (AC100V/+9V1A) 3) 慣性負荷...2 個 ( アルミ円盤 ホ リアセタール製黒い棒 ) 4) 荷重負荷...1 個 ( 鉄製 M4ネシ ) 5)CD-ROM 枚 ( 資料とサ

1) 部品 1) ホテンショメーター制御実験装置..1 台 2) ACアタフター..1 個 (AC100V/+9V1A) 3) 慣性負荷...2 個 ( アルミ円盤ホリアセタール製黒い棒 ) 4) 荷重負荷...1 個 ( 鉄製 M4ネシ ) 5)CD-ROM 枚 ( 資料とサ