簡(jiǎn)易旋轉(zhuǎn)倒立擺及控制裝置-電子設(shè)計(jì)大賽論文-文庫(kù)吧
2025-04-24 11:53 本頁(yè)面
【正文】 之成為一個(gè)能滿足各種性能指標(biāo)的穩(wěn)定系統(tǒng)。檢測(cè)角度的編碼器將輸入給它的角度量利用光電轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖或數(shù)字量，并將該信號(hào)反饋給單片機(jī)，單片機(jī)接收到該信號(hào)后對(duì)該信號(hào)進(jìn)行分析通過程序?qū)Φ沽[裝置產(chǎn)生控制。 關(guān)鍵字 芯片、編碼器、反饋、 PID 控制 1. 系統(tǒng)方案 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 將直流減速電機(jī)固定在木制支架上， 圖示：系統(tǒng)硬件基本構(gòu)成 并將旋轉(zhuǎn)臂通過螺絲固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，在旋轉(zhuǎn)臂的一端將擺桿通過轉(zhuǎn)軸固定在旋轉(zhuǎn)軸上，其他如開關(guān)、穩(wěn)壓模塊、驅(qū)動(dòng)模塊等合理布置在支架上，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)后，旋轉(zhuǎn)臂在電 動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下做往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)擺桿在垂直于旋轉(zhuǎn)臂的平面做自由旋轉(zhuǎn)，通過軟件來控制擺桿的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 1）直流減速電機(jī) 該電機(jī)型號(hào)為：德國(guó)馮哈勃 Faulhaber 帶編碼器空心杯減速電機(jī) 2342L012。 工作電壓： 12 伏。 空載轉(zhuǎn)速： 8100 轉(zhuǎn) /分鐘 。減速后速： 120 轉(zhuǎn) /分鐘。 輸出功率： 17W 。 扭矩 ：大扭矩（ ）。 3 圖示：直流減速電機(jī) 減速比： 64:1。 編碼器：光電式。 該 電動(dòng)機(jī)的突出優(yōu)點(diǎn)是能在很大的范圍內(nèi)具有平滑平穩(wěn)的調(diào)速性能 、啟動(dòng)性能好、力矩大、控制簡(jiǎn)單、過載能力超強(qiáng) 、收電磁干擾影響小。 2）編碼器 編碼器是一種角度檢測(cè)裝置，它將輸入給軸的角度量利用光電轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖或數(shù)字量，它具有體積小，精度高，工作可靠，接口數(shù)字化等特點(diǎn)。 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 單片機(jī)通過角度傳感器檢測(cè)擺桿的運(yùn)行狀態(tài)等相關(guān)參量并分析反饋信號(hào)，從而控制電機(jī)轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)速，使直流減速電機(jī)在電源帶動(dòng)下產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力使擺桿根據(jù) 擺角的變化而在垂直于旋轉(zhuǎn)臂的平面運(yùn)動(dòng)，使擺桿達(dá)到動(dòng)態(tài)倒立狀態(tài)。對(duì)直流減速電機(jī)我們使用專用芯片 L298N，保證了驅(qū)動(dòng)的可靠性和精確性。 圖示：系統(tǒng)整體 微型控制器的選擇 計(jì)算機(jī) 數(shù)據(jù)采集卡 直流驅(qū)動(dòng)器 直流減速電機(jī) 光電碼盤 1 擺桿 4 控制器的設(shè)計(jì)是倒立擺系統(tǒng)的核心內(nèi)容，因?yàn)榈沽[是一個(gè)絕對(duì)不穩(wěn)定的系統(tǒng)，為使其保持穩(wěn)定并可以承受一定的干擾，需要給系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制器，目前典型的控制器設(shè)計(jì)理論有： PID控制、根軌跡以及頻率響應(yīng)法、狀態(tài)空間 法、最優(yōu)控制理論、模糊控制理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、擬人智能控制、魯棒控制方法、自適應(yīng)控制、以及這些控制理論的相互結(jié)合組成更加強(qiáng)大的控
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