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一、概述

通过Simulink对硬件进行实时读写操作，使得控制对象的开发过程跟数值仿真一样简单。数据采集接口通信频率达115200bps，控制系统采样频率达50Hz，可满足伺服电机控制的高实时性要求。被控对象模块由基础的Simulink组件搭建，代码全部开放，方便学生理解上位机与硬件之间通信的基本过程和原理，并提供下位机硬件的STM32程序源代码。

二、主要组成

1、伺服电机+减速箱：

• Maxon RE25空心杯直流伺服电机
• 工作电压:24V(本套件12V降压使用)
• 减速后转速：500RPM（转每分钟）
• 电机直径：25mm
• 减速箱直径：22mm
• 减速箱类型：瑞士进口全钢精密低噪音行星减速箱
• 减速比：18:1
• 出轴直径：4mm(D型切面)
• 出轴长度：13.5mm
• 输出功率：20W
• 连续扭矩：0.5Nm (5Kg.cm)
• 堵转扭矩：4.5Nm (45Kg.cm)

2、编码器：

360线，1440分辨率，双通道AB输出，光电编码器

3、电机测试底板：

• 电机安装：RE25专用法兰
• 供电输入：12V
• 电压/电流显示：YB27VA三线直流数字电压电流表

4、STM32主控板：

• 控制芯片：STM32F103ZET6，ARM Cortex M3核心，内含512KB FLASH程序存储和64KB数据RAM。
• SRAM内存：ISSI的SRAM内存(IS61LV25616AL-10TL), 512KB空间，16位宽度，速度100MHz。
• NOR FLASH：SST的NOR FLASH（39VF6401），4MB空间，16位宽度。
• NAND FLASH：SAMSUNG的SCL芯片（K9F1G08U0C），128MB容量，8位宽度。
• 对外接口：SD卡接口、以太网接口、USB接口、UART、音频等。

三、特点

• 上位机采用Matlab/Simulink搭建，硬件数据采集接口集成为专门的被控对象模块，可通过Simulink对硬件进行实时读写操作。设计的控制器与被控对象模块相连，编译执行就可以进行实时控制，使得控制实际对象的开发过程跟数值仿真一样简单。
• 数据采集接口通信频率达115200bps，控制系统采样频率达50Hz，可满足伺服电机控制的高实时性要求。
• 被控对象模块由基础的Simulink组件搭建，代码全部开放，方便学生理解上位机与硬件之间通信的基本过程和原理。并提供下位机硬件的STM32程序源代码，方便学生理解嵌入式控制的实现原理。
• 涵盖自动控制原理、计算机控制技术、*控制技术等课程的大量设计及分析方法，提供了丰富的实验例程。
• 提供实验用到的所有基础软件、驱动，以及安装、配置过程的详细说明。提供完善的实验指导书及逐行注释的示例代码，方便学生快速掌握程序设计思路，深入理解控制器设计基本原理。此外，提供控制器设计相关的学术论文以及采集接口开发相关组件的资料文档。

四、实验项目

• 伺服电机响应特性的建模与辨识
• 经典PID速度控制
• 经典PID位置控制
• 鲁棒控制器设计（H2，Hinf，Hinf）
• PID与鲁棒控制方法的抗扰性分析
• 经典滞后-超前补偿器设计
• 自动超前/滞后/滞后-超前补偿器设计
• 伯德图、根轨迹分析及零极点配置