3DOF boll på plattan med stängd Loop stegmotorer
Bollen på plattan problem består av en platta som en boll ska placeras. Bollen positionering uppnås endast genom instabil jämvikt där några små förändringar i den platta vinkeln kommer att resultera i kontinuerlig acceleration av bollen tills den lämnar plattan. Sådan en systemet presenterar en intressant styr problem som slutna kontroll behövs för stabil bollen positionering på plattan.
En bra närhet för att kontrollera bollens rörelse är att bryta kopplingen mellan x och y riktningar på plattan. Detta möjliggör för två separata oberoende reglerkretsar. En loop styr x-platsen för bollen och en annan y-läge. Varje kontrollerar kretsar för x och y axel består av två delar; en inre kontroll loop och en yttre loop. Den inre loopen ansvarar för driften av stegmotorer i slutna för vinkel kontroll. Motoriska vinkel erhålls från kvadratur kodare på varje stegmotor. Ett set vinkel för stegmotorer tillhandahålls från den yttre loopen och skillnaden mellan set vinkel och uppmätta vinkeln driver stepper motor vinkelformig hastighet.
Den yttre loopen styr den faktiska boll positionen på plattan. Indata till denna slinga är önskad boll läge och feedback är uppmätta boll läge. Bollen var erhålls med hjälp av en 4-tråds Resistiv pekskärm som kulan rullar. Skillnaden och förändringstakten i skillnaden mellan set och uppmätta platser avgör produktionen vinkeln som matas in i det inre kontrollerar kretsar. Den yttre kontrollerar kretsar tar formen av en proportionell-derivat (PD) controller, medan allt som behövs för den inre loopen är en proportionell regulator.
Utdata från hela kontrollsystemet är placera av bollen på plattan. Ståndpunkten styrs genom att justera bollen acceleration. Ball acceleration är en funktion av plattan vinkel och platta vinkel är en funktion av stepper motor vinkel. Liten vinkel tillnärmning bör, en liten förändring i motor vinkel från jämvikt leda till en linjärt relaterad förändring av plattan vinkel och därför ändra i acceleration av bollen. Denna rudimentära tillnärmning fungerar ganska bra för att kontrollera bollen även vid större vinklar.