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基于SSH协议的低成本倒立摆半实物仿真实验平台

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2024-08-08 08:45:10

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 徐景新 | 2024-08-08 08:45:10

一种基于SSH协议的低成本倒立摆半实物仿真实验平台,包含机械部分与电气部分,所述机械部分包括倒立摆底座、倒立摆小车、倒立摆摆杆、角位移传感器、限位器、步进电机以及其传动和固定组件;所述电气部分包含树莓派控制板、STM32底层硬件驱动板、步进电机驱动器,树莓派控制板通过SSH协议经以太网与PC机中的Simulink仿真模块进行人机交互,STM32底层硬件驱动板与树莓派控制板通过SPI总线进行传感器和步进电机控制量等数据交换。本发明实验平台控制电路简单,设计成本低,并且支持通过以太网进行远程控制实验,可广泛用于高校控制理论实验教学以及控制算法验证。

为了克服传统嵌入式倒立摆实验平台的控制程序设计复杂、传感器精度低、难以数学建模的缺点,以及PCI型倒立摆系统依赖于台式PC和工控机PCI通信接口,造价昂贵,所采用器件资源冗余严重的不足,本发明提供了一种基于SSH协议的低成本倒立摆半实物仿真实验平台,该实验平台控制电路简单,设计成本低,并且支持通过以太网进行远程控制实验,可广泛用于高校控制理论实验教学以及控制算法验证。

以下是一些该方法可能的应用前景:

智能问答系统:在开源软件社区中,开发者经常会遇到各种技术问题。基于文件知识图谱的专家推荐方法可以帮助开发者快速找到能够解答其问题的专家,提高问题解决的效率。

项目推荐:当开发者有新的项目需求时,该方法可以根据项目的特点和要求,推荐具有相关经验和技能的专家,帮助开发者组建合适的团队。

技术趋势分析:通过分析知识图谱中的专家信息和他们的技术领域,可以了解开源软件社区中的技术趋势和热点,为开发者提供有价值的参考。

社区治理:在开源软件社区的治理中,需要有经验的专家参与决策。基于文件知识图谱的专家推荐方法可以帮助社区管理者找到合适的专家,提高社区治理的水平。

开发者职业发展:开发者可以通过该方法了解自己在社区中的地位和影响力,发现自己的不足之处,并有针对性地提升自己的技能和知识,促进职业发展。

企业招聘:企业在招聘开源软件相关的人才时,可以利用该方法找到在开源社区中有影响力的专家,了解他们的技术水平和能力,为企业招聘提供参考。

总之,基于文件知识图谱的开源软件社区专家推荐方法可以帮助开发者更好地利用社区资源,提高开发效率,促进技术创新。同时,该方法也可以为企业招聘和社区治理提供有价值的支持。

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基于SSH协议的低成本倒立摆半实物仿真实验平台 的应用前景

以下是基于 SSH 协议的低成本倒立摆半实物仿真实验平台可能具有的应用前景:

教育领域:

帮助学生更直观地理解控制理论和物理原理,提高教学效果。例如,在自动化、机械工程等专业的课程中,学生可以通过实际操作和观察实验结果,深入掌握复杂的控制算法。

为远程教学提供便利,学生可以通过网络远程访问实验平台,完成实验课程。

科研领域:

研究人员能够以较低成本进行控制算法的验证和优化。比如测试新的自适应控制策略在倒立摆系统中的效果。

方便不同研究团队之间的协作和数据共享,促进学术交流。

工业领域:

为工业自动化控制领域提供前期的技术验证和算法测试。例如在机器人平衡控制、无人机姿态控制等方面的相关算法,可以先在倒立摆实验平台上进行初步验证。

对新的传感器和执行器进行性能评估和调试。

浙江工业大学是东部沿海地区第一所省部共建高校、首批国家“高等学校创新能力提升计划”(2011计划)协同创新中心牵头高校和浙江省首批重点建设高校,坐落于中国历史文化名城、风景旅游胜地杭州。学校坚持立德树人根本任务,以拔尖创新人才为引领、高级应用型人才为主体、复合型人才为特色,大力培养德智体美劳全面发展,富有家国情怀、国际视野、创新精神和实践能力的行业精英和领军人才。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:

(1)本发明采用树莓派和STM32底层硬件驱动板共同构成倒立摆系统的控制器,支持RTW仿真的树莓派开发板通过SSH协议实现与PC机中的Simulink实现交互,并通过SPI总线将控制量下发到STM32底层硬件驱动板和接受STM32采集得到了的倒立摆小车线速度和倒立摆摆杆角速度。该方法用低成本的树莓派和STM32底层硬件驱动板替换了昂贵的对台式PC机和控制器PCI接口严重依赖的PCI运动控制卡,SSH与SPI均为高速通信总线,克服了其他支持RTW仿真的低成本硬件通信速度低的问题。

(2)本发明的机械部分中的步进电机通过联轴器与丝杠直连,省去了传统倒立摆系统中皮带传输中的中间传动机构,简化了倒立摆系统的机械结构,使得倒立摆系统模型更接近经典理论模型。同时对比于价格昂贵的直线电机,步进电机成本低,控制程序容易实现。

(3)本发明树莓派控制器通过SSH协议实现与PC机中的Simulink通信,因此用户可在安装有树莓派硬件支持包的任何PC机中方便的进行倒立摆系统的远程控制实验。

技术转让,许可,合作所需资金需双方协商,此项技术想尽快落地,希望具备此项技术研发的技术方,能够尽快承接此项目。