一种飞轮倒立摆系统

摘要

一种飞轮倒立摆系统是一种基于电磁涡流效应的飞轮倒立摆系统。包括飞轮倒立摆机构、电磁铁驱动摆机构和量角仪限位机构。金属圆盘飞轮在电磁铁产生的磁场中旋转切割磁力线产生电磁涡流，涡流产生的反作用磁场与电磁铁产生的电磁场相互作用产生力矩，倒立摆的摆杆在该力矩的作用下摆动。本系统通过控制飞轮旋转的角速度和电磁铁的励磁电流的方法来控制产生的力矩，这种方法增大了飞轮的力矩，延长了力矩的作用时间，减小了系统的质量和体积，提高了控制效果，拓宽了应用场合。

主权项

一种飞轮倒立摆系统，其特征在于：包括飞轮倒立摆机构、电磁铁驱动摆机构和量角仪限位机构；所述的飞轮倒立摆机构，包括：倒立摆支座(2)、底端套筒(3)、倒立摆杆(4)、顶端套筒(5)、电机座(6)、伺服电机(8)和金属圆盘飞轮(9)；倒立摆杆(4)底端与底端套筒(3)固定连接，底端套筒(3)与倒立摆支座(2)连接，底端套筒(3)可在倒立摆支座(2)内摆动，倒立摆支座(2)底端与基座(1)固定，倒立摆杆(4)上端固定有顶端套筒(5)，顶端套筒(5)与电机座(6)固定连接，电机座(6)上安装有伺服电机(8)，伺服电机(8)的轴上安装有金属圆盘飞轮(9)，金属圆盘飞轮(9)所在平面与倒立摆杆(4)摆动的平面平行；所述的电磁铁驱动摆机构，包括：舵机座(15)、舵机(14)、舵盘(13)、驱动摆杆(12)、电磁铁固定座(11)和电磁铁(10)；舵机座(15)与基座(1)固定，舵机座(15)上固定有舵机(14)，舵机(14)上安装有舵盘(13)，舵盘(13)与驱动摆杆(12)的下端固定连接，驱动摆杆(12)摆动的平面与倒立摆杆(4)摆动的平面平行，驱动摆杆(12)的上端安装有电磁铁固定座(11)，电磁铁固定座(11)上安装有U型电磁铁(10)，电磁铁(10)由电磁铁芯(10.1)、第一线圈(10.2)和第二线圈(10.3)组成，第一线圈(10.2)和第二线圈(10.3)分别位于电磁铁(10)的两个磁极上，电磁铁(10)的两个磁极分别位于金属圆盘飞轮(9)所在平面的两侧，并且金属圆盘飞轮(9)的轮体在电磁铁(10)的两个磁极之间，同时金属圆盘飞轮(9)正反两面到两个磁极的距离相同；量角仪限位机构，包括：刻度盘(16)、刻度指针(18)、摆杆限位销(19)、指针限位销(20)、摆杆独立限位销(22)和第一螺母(21)和第二螺母(23)；刻度盘(16)与基座(1)固定，刻度盘(16)上有半圆形滑动槽(17)，刻度指针(18)底端与刻度盘(16)转动连接，刻度指针(18)靠近倒立摆杆(4)的一面固定有摆杆限位销(19)，摆杆限位销(19)具有一定长度，使其可以挡住倒立摆杆(4)，刻度指针(18)的另一面固定有指针限位销(20)，指针限位销(20)穿过刻度盘(16)的半圆形滑动槽(17)并可在半圆形滑动槽(17)内滑动，指针限位销(20)穿过半圆形滑动槽(17)一侧的末端安装有第一螺母(21)；摆杆独立限位销(22)中部有一圆形挡圈(22.1)，圆形挡圈(22.1)使摆杆独立限位销(22)的一部分穿过刻度盘(16)的半圆形滑动槽(17)，另一部分被挡在倒立摆杆(4)一侧；摆杆独立限位销(22)位于倒立摆杆(4)一侧的部分具有一定长度，使其可以挡住倒 立摆杆(4)；摆杆独立限位销(22)可在半圆形滑动槽(17)内滑动，摆杆独立限位销(22)的穿过半圆形滑动槽(17)一侧的末端安装有第二螺母(23)；摆杆限位销(19)和摆杆独立限位销(22)分别位于倒立摆杆(4)的两侧。