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北京星竹科技发展有限公司(Beijing StarBamboo Tech.)一直专注于铁路和轨道交通行业系统仿真及其控制技术,致力于为铁路和轨道交通等行业提供先进技术产品解决方案和技术质询服务。北京星竹科技秉承“诚信、卓越、多赢”价值理念,依托自身技术和资源优势,提升客户可持续竞争力和满意度。
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公司产品 - Products

电控制类教学实验系统 (产品网站(Http://www.inteco.com.pl)


INTECO为教育工作者和研究人员提供在自动化,机器人,仪器仪表和过程控制领域的创新,具有成本效益的培训系
统。INTECO是设计和造机电一体化系统的领导者,用于实时控制设计和实施。
INTECO的主要产品
l        双轮不稳定运输车(移动车辆的自主实时控制);
l        磁力轴承(展示轴和轴承之间的间隙调整);
l        组合水箱(高级线性和非线性控制方法的实际验证);
l        ABS防抱死刹车系统(汽车工程系统控制车轮滑移);
l        磁悬浮系统(无摩擦式电磁控制系统);
l        3D起重机(由PC控制的工业龙门起重机实验室模型);
l        摆锤和变幅小车控制系统(第四阶,非线性和不稳定的实时控制系统);
l        两转子空气动力学系统(多输入多输出(MIMO)强交叉耦合控制系统);
l        塔式起重机(控制目标:跟踪轨迹,而不是摆动负载);
l       模块化伺服电动机(易于重新配置以显示伺服控制问题);
l        RT-DAC USB 2.0 I/O模块和RT-DAC PCI板卡(硬件可由软件重新配置。实时测量和控制。);
l        数字RT-DAC PCI Express板(在操作上类似于RT-DAC板,但是对于PCI Express总线);
 
1显示了每个子系统与主机之间的连接的结构图,我们提供可选择的三款硬件和软件支持设备与主机的连接:
MATLAB,LabVIEW和任何PLC,例如西门子PLC。 
                                             
                    系统结构图

 双轮不稳定运输车(Two Wheeled Unstable Transporter   

双轮不稳定运输车是一个相当复杂的控制系统的例子。它必须同时满足两种控制算法。第一个是主调节器。它负责将转
运体保持在上部不稳定平衡点。第二个必须遵循车辆的预定轨迹行驶。各种形式的线性二次调节器用于两种控制算法。
为了实现稳定的目标,我们需要测量运输车零点偏离垂直位置的角度。这个角度是由含有一个加速度计和陀螺仪的单个
ADIS装置上的组合的传感器测量。为了系统的稳定,需要持续地测量系统与垂直方向的偏差和两个车轮的旋转的角度。
旋转角度从编码器获得。

                  
运输车轮子是由计算机产生的PMW信号控制。事实上,INTECO制造的系统都是相同的方法来进行教学的。首先在MATLAB
/Simulink或其它平台上控制算法被建立为模型。下图显示了运输装置模型的模拟轨迹。
                
 

            

最后,模拟控制器被转移到实时系统。下图显示了真实的实时驱动过程。应用先前已经模拟的相同控制器。特殊的“建立发送并
运行目标”按钮激活实时控制程序。为了实时控制,需要几个步骤:RT-DAC / PCI-D板的FPGA必须重新配置为与ADIS设备通信
以符合其SPI协议; 该接口必须以S功能的形式构建以获得测量和控制信号的访问。                                       

                 

磁力轴承(Magnetic Bearing
       
磁轴承软件专用于两个硬件平台:FPGA和实时。
FPGA支持以下传感器的测量:
- 轴相对于磁性轴承的位置,
- 轴的角位置。
FPGA还产生六个PWM信号,以控制以下执行器:
- 轴承的四个线圈,
- 驱动轴的直流电机,
- 扰动(轴不平衡的变化)。
[μm]为单位测量的不平衡如左图所示。x轴上的初始14μm间隙减小到11μm间隙。类似地,在y轴,初始18.5μm
隙减小到10μm间隙。如果轴上有负载(干扰),它可以在几秒钟内调整。由于主动磁轴承控制,转子动力学是可
配置的。事实上,轴由四个控制电流产生的磁场驱动。两个控制电流流入与x轴相关的两个线圈(参见中间的图)。
他两个电流流入与y轴相关的两个线圈(见右图)。两个图中的时间图都以伏特为单位; 然而这些信号与线圈的电
比例。主控制算法在RT平台上运行。还存在用于监视和/或数据获取过程的过程。磁力轴承控制是在MATLAB /
Simulink环境中使用启用自动生成实时任务的工具箱进行。
  
组合水箱(Multi Tank

                

多阀系统包括多个装有排水阀的单独的水箱。其中两个水箱具有变化的横截面。这样就将非线性变化引入系统中。变速泵用于填
充上部水箱。液体由于重力而流出水箱。储水阀用作流阻器,控制阀的面积比并且用于改变流出特性。每个水箱配备一个液位传
感器。控制的总体目标是通过调节泵操作/和阀设置来达到并稳定罐中的液位。该控制问题可以通过从PID到自适应和模糊逻辑
的多种电平控制策略来解决。组合水箱系统设计为使用外部基于PC的数字控制器。计算机通过专用I / O板和电源接口与液位传感
器,阀门和调节泵进行通信。 I / O板由在MATLAB / Simulink环境中实时运行的软件控制。控制器和Simulink模型的专用库支
持组合水箱系统。模糊的Simulink控制模型和作为控制结果而产生的模糊的表面如下图中所示。
ABS防抱死刹车系统(ABS Antilock Braking System

         

防抱死刹车系统旨在优化制动效果,同时保持汽车的可控性。ABS模型由从PC控制的扁平直流电机驱动。有两个编码器
测量两个车轮的旋转角度。在实验开始时,模拟相对道路运动的车轮被加速到假定的阈值速度。如果达到阈值速度,则开始制动
程序。如果车轮变得不动,则意味着它保持滑动运动(车速不等于零)或者它被绝对停止。滑移越小,车辆控制越好。可以应用
预编程的滑动控制算法之一。该实验的结果显示在下面的图中。
                                         实验结果; 滑移=20%; bang-bang 控制
磁悬浮系统(Magnetic Levitation Systems

            

磁悬浮系统(MLS)是一种非线性,开环不稳定,随时间变化和无摩擦的动力系统。MLS操作的基本原理是向电磁体
施加电压以保持铁磁球悬浮。此外,球体可以遵循随时间变化的期望位置值。测量线圈电流以检查识别并执行控制策
略。为了悬浮球体,需要实时控制器。通过控制器保持两个力(重力和电磁力)的平衡阶段,以将球保持在距电磁体
所需的距离内。该系统与MATLAB / Simulink完全集成,并在MS Windows中实时操作。此功能扩展了MLS应用程序,
在鲁棒控制器设计中非常有用。在两个电磁体的情况下,下面的电磁体可以用于外部激励或作为收缩单元。或者,可
以使用配备有具有电源接口的National Instruments的单板RIOPCLabVIEW控制器的一个片段如下图所示。
    
 3D起重机(3D Crane)

           

 
工业起重机的三维模型是一种高度非线性MIMO系统,配备有专用的传感器系统 - 独特的2D角度测量单元。该系统与
MATLAB / Simulink成并在实时操作。该软件实现了实时控制算法的快速原型。不需要C代码写入。3D起重机配有
基本控制器库。该模型有三个控制直流电机和五个角位置测量编码器。下图显示了3D P控制器的示例。
      
下图显示了P控制稳定运动的效果。
          
 
 摆锤和变幅小车控制系统(Pendulum & Cart Control System) 
 
                                                  
 
摆锤和变幅小车控制系统包括安装在车上的杆,杆只能在垂直平面内自由摆动。变幅小车由直流电动机驱动。为了
摆动和平衡杆,变幅小车在有限长度的轨道上来回移动。倒立摆控制算法的目的是将受约束幅度的一系列力施加到
变幅小车,使得杆以幅度增加的摆动为开始,并且变幅小车不超越轨道的端部。杆摆动到达到其直立位置的附近。
一旦完成,控制器就保持杆的垂直位置,并将车带回到轨道的中心位置。该系统直接在MATLAB / Simulink环境中
运行。用户使用实时目标视窗实时获得并使用Simulink编码器代码生成软件创建代码的预编程实验。用户自己的控
制器可以使用Simulink和驱动程序库的方式生成。此外,非线性摆/车控制系统包括四阶,非线性和不稳定的实时
控制系统和系统的四阶数学模型。 MATLAB / Simulink控制需要RT-DAC I/O内部PCI或外部USB模块(PWM控制和
编码器逻辑存储在XILINX芯片中)。除了MATLAB或LabVIEW控制环境,我们所有的系统也可以从任何PLC控制。西
门子SIMATIC S7-1200 PLC在下图的第一幅图中,显示了基于规则的控制期间摆锤的模拟截图。在第二个图中,显
示了时间最优控制和相应的摆动轨迹。 
                                                                                            MATLAB中的动画显示
            
                    摆角[rad]与时间[s](蓝线)控制[PWM](绿色线)
              
两转子空气动力学系统(The Multi Input Multi Output (MIMO) strongly cross-coupled
control system)
             
两个转子空气动力学系统(TRAS)是一个为控制实验设计的装置。在某些方面,其行为类似于直升机。从控制的
角度来看,它举例说明了具有显着交叉耦合的高阶非线性系统。TRAS由在其基座上枢转的梁构成,使得梁能够在
水平和垂直平面中自由旋转。在梁的两端有直流电机驱动的转子(主和尾)。在其端部具有配重的平衡臂在枢轴处
固定到梁上。梁的状态由四个过程变量描述:由安装在枢轴处的编码器测量的水平角和垂直角以及两个对应的角速
度。两个附加状态变量是由与驱动直流电动机耦合的速度传感器测量的转子的角速度。在真实的直升机中,空气动
力通过改变螺旋桨的迎角来控制。在实验室设置中,迎角是固定的。空气动力通过改变转子的速度来控制。在转子
之间的相互作用观察到显着的交叉耦合。每个转子影响两个位置角度。TRAS稳定控制器的设计基于去耦合。
TRAS系统设计为使用基于外部PC的控制器来进行操作。控制计算机通过专用I / O板和电源接口与位置,速度传感器和电机
进行通信。I / O板由在MATLAB /Simulink环境中运行的实时软件控制。控制器和Simulink模型的预编程库支持TRAS系统。
下图显示了Simulink实时一维节距PID控制器。

  

塔式起重机(Tower Crane)
           
塔式起重机的立体实验室模型对于起重机而言让高度和起重能力的最佳组合的现代化结构。实验室模型是一个高度非线性
MIMO系统,配备了专用的传感器系统 - 独特的2D角度测量单元。每台塔式起重机都包括起重臂和副起重臂上(见图)。
两者都安装在回转轴承和回转机械所在的转台上。副臂承载配重,并且副臂悬挂来自手变幅小车的负载。在该模型中,转
台位于塔的顶部,使用特殊的塑料 - 金属回转环。该系统与MATLAB / Simulink完全集成,并且能够实时操作。包括许多
预编程的对照实验。它们构成了用户构造自己的新算法的基础。实际控制算法的快速原型设计任务变得容易(不需要C代
码写入)。有三个控制驱动器(配备齿轮的直流电机)和五个角度位置传感器(编码器)。吊臂由第一个强大的驱动器驱
动旋转。具有可调节间隙的臂架导轨上的变幅小车由传动带和第二驱动器来回推动。提升负载由第三驱动器操作。
典型的控制目标是跟踪期望的三维轨迹(即以期望的规定方式操作负载),同时将负载保持在最小摆动幅度。此效果如下
图所示。

     

模块化伺服电动机(Modular Servo)
模块化伺服电动机系统是专为在实践中研究和验证基本和高级控制方法而设计的。它包括典型的可变因素如摩擦,阻尼和
惯性的演示,以及从PIDLQ时间最佳控制的多种位置/速度控制方法。直流电机模块可以与几个其他模块耦合。大量的
线性和非线性机械模块设计用于演示齿隙,阻尼,弹性和摩擦的影响。每个单元也就可以进行单独的研究。阻尼模块由在
永磁体的极之间延伸的顺磁盘组成。惯性模块配有实心金属辊。金属底座为模块提供牢固的固定,实现模块化原理图。
有有线连接。一切都通过软件“连接”。组装工作系统不需要机械安装技能。模块化伺服马达使用基于PC的控制器。 PC
通过I / O板和电源接口与位置传感器和电机通信。I / O板由在MATLAB / Simulink RTW / RTWT环境中运行的实时软件控制。
Simulink内置的控制器和模型的预编程库支持模块化伺服电动机的运行。可以使用模块化伺服马达和相关软件进行全面的实
验。下图所示的示例显示了伺服系统如何跟踪所需位置。
RT-DAC USB 2.0 I/O模块和RT-DAC PCI板卡(RT-DAC USB 2.0 I/0 Module  RT-DAC PCI Board)
       
对于给定的应用需求硬件的功能十分完善。RT-DAC系列PCI板卡具有A/D,D/A转换器和数字I / O线。由于板上载有
可编程逻辑FPGA芯片,所有I/O功能都可通过硬件实现。配有EEPROM存储器的OMNI板卡用于存储即用型或用户定义的
逻辑。一旦安装在计算机中,该板适合于需要不同类型和数量的I/O通道的许多应用。 不需要为新应用更换电路板。
只有板的逻辑被替换。 OMNI板卡像一个全能的I/O设备。
数字RT-DAC PCI Express板(Digital RT-DAC PCI Express Board)
        
PCI Express可以自由重新配置的FPGA芯片。在硬件中实现的板功能可以根据目标应用的特定要求进行调整。此外,
可以以编程方式重复地改变板硬件配置。板的独特特征是配置FPGA以用于直接硬件实现控制算法的某些部分的能力,
其通常通过软件方式实现。提供了可靠性,速度和时间间隔的持续时间的高精度 - 完美的抖动。最快速抖动的周期
可以是几十纳秒!测量和控制板的架构使用PCI Express桥接器。 它们从一侧连接到PCI Express总线,另一侧提
供本地总线。 最后一个连接到专用于电路板的输入/输出功能的可重构FPGA。数字板以卡式电隔离电路施加在板上
的信号调节模块。专用板配置通常包含通道输入/输出的公共组合:数字输入和输出,具有可选的中断生成“状态中
断更改”,带索引的增量正交编码器,PWM波发生器,计数器,频率计和计时器。
 
INTECO是由波兰克拉科夫科技大学(AGH)的研究人员和工程师于1997年创立的欧洲公司。从开始到现在,我们的兴
趣和主要业务线已经集中在用于控制工程研究和教育的机电装置。我们设计了几个创新的数字控制实验室设备,所有
这些设备都配有完整的数学/仿真模型和控制硬件和软件。 INTECO已经越来越多地参与其自己的集成控制解决方案。
我们为MS Windows中的控制应用程序提供实时内核,用于自动代码生成的快速原型开发工具箱以及控制/数据采集系
统。我们的大多数应用程序通过RT-CON - 我们的基于Windows的实时软件控制。我们执行定制修改和定制设计,以
满足特殊需求,如现场总线驱动器,PLC目标应用或与SCADA系统集成。我们的解决方案由我们的RT-DAC实时I/O板支
持。自1999年1月以来,INTECO是MATLAB的官方合作伙伴。据不完全统计有46个国家的大学成为我们的用户。中国地
区的用户主要有:
1. 北京腾辉有限公司
2. 北京天华国际有限公司
3. 香港科技大学
4. 上海葩星信息技术有限公司
5. 西安电子科技大学
6. 台湾卓杰科技有限公司
7. 台湾高峰仪器公司
详情请浏览产品网站Http://www.inteco.com.pl。
 

 

 

 

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