[实用新型]一种重心可调节的PID闭环控制自平衡教具

说明书

本实用新型公开了一种重心可调节的PID闭环控制自平衡教具，旨在提供一种简单、耐用、成本低的PID闭环控制自平衡教具，其技术方案要点是，包括基座，所述基座上设有平衡装置，所述平衡装置包括位于基座两侧设有的直流电机、位于直流电机出口处设有的橡胶轮、位于基座上设有的直立平衡杆、与直立平衡杆滑移连接的重心调节块及位于基座上设有用于控制直流电机的控制电路器。

技术领域

本实用新型涉及教学设备领域，具体涉及一种重心可调节的PID闭环控制自平衡教具。

背景技术

教具是以传播科技、教育人为目的的实物，是完全的科技传媒，是青少年科技活动中不可缺少的器材。科技活动中用的教具有实物教具和复制品教具，具体有来自自然界的标本或样品：如用于科技教育活动中的生物标本、矿物标本、化石、岩石及珍稀动物样品等，还有标本的仿制品和模型：有些标本十分珍贵(如北京猿人头盖骨化石)，不宜到处传播，于是人们制作了各种仿制品以及模型，用以传播科技信息。又如人体解剖模型、航、海、车三模所用的模型等。教具还可以分成演示用和实习操作用两种。

目前，公开号为CN207895300U的中国专利公开了一种基于PID控制系统的教具，它包括弹簧质量体系统、控制弹簧质量体系统运行的PLC控制电路模块以及与PLC控制电路模块连接的人机交互设备，弹簧质量体系统中设置有若干质量体及驱动质量体转动的电机，且质量体之间通过弹簧依次连接，弹簧质量体系统上设置有用于测量各个质量体转速的模拟量检测模块，模拟量检测模块将检测数据反馈到PLC控制电路模块中，并将处理后的检测数据在人机交互设备中显示。

这种基于PID控制系统的教具虽然基于学生编写的程序的PLC应用教学，能够使得学生在结构较为简单的PID控制系统教具中深入了解PLC在控制系统中的应用，但是往往学生依然无法直观看到实际的控制效果，导致理论与实践出现较大偏差。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种重心可调节的PID闭环控制自平衡教具，其具有整个 PID调节过程的实时波形通过蓝牙通信显示在上位机界面上，学生通过实际调节过程和调节波形的对比就可以清楚理解PID控制的原理的优点。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种重心可调节的PID闭环控制自平衡教具，包括基座，所述基座上设有平衡装置，所述平衡装置包括位于基座两侧设有的直流电机、位于直流电机出口处设有的橡胶轮、位于基座上设有的直立平衡杆、与直立平衡杆滑移连接的重心调节块及位于基座上设有用于控制直流电机的控制电路器。

进一步设置：所述直立平衡杆与重心调节块之间还设有调节装置，所述调节装置包括位于重心调节块四周包裹有的夹箍、位于夹箍顶端设有的固定螺栓及位于固定螺栓上设有的固定螺母

进一步设置：所述控制电路器内包括有位于控制电路器内设有的陀螺仪传感器、与陀螺仪传感器连接的STM32处理器、与STM32处理器互通的蓝牙模块，所述STM32处理器与直流电机连接。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、直立平衡杆重心可调节，且调节装置为机械滑块，简单、耐用、成本低、安装和调节方便；

2、整个装置体积小、质量轻，可方便带入课堂进行教学，在Matlab仿真的理论教学基础上，使理论课增添了新的实践元素；

3、控制部分采用了蓝牙通信技术，可使用上位机观看波形，也可以使用手机观看波形，直观、方便，其用于《自动控制原理课程》教具外，还可以作为计算机控制的典型教具，实现一机多用。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

图1是重心可调节的PID闭环控制自平衡教具结构示意图；

图2是控制电路器内部连接示意图。