【正文】 } g_ucRight= 0。 } void interrupt VectorNumber_Vtimch0 TIM0Interrupt(void) { //EnableInterrupts。 PositionControlCount = 0。 for(。 /**************************主程序*********************************/ void main(void) { //總線頻率設(shè)置為80Mhz PLL_init()。 //int PositionErr = 5500,PositionErrOld。 unsigned char g_ucBegin,g_ucRight,g_ucLeft。 } void PositionSetOut(void) { float fvalue。 LeftMotorPulseSigma = 0。 //SPEED_CONTROL_D = 0。//計算速度誤差 if((PORTB_PB4 == 0) amp。 PositionControlNew = fP + fD。 //else fP = POSITION_CONTROL_P*tancode[GravityAngle]。amp。(GravityAngle = 180))) LeftMotorOutput = LeftMotorOutput。 } } if (PORTB_PB3 == 0) { if ((LeftMotorSpeed = 0)amp。amp。 } if ((g_ucRight == 1)amp。 //float K,P。 //if(leftdir == 0) g_lPosition = LeftMotorPulse。0X00。 //讀取轉(zhuǎn)向 rightdir = PORTB amp。242。235。235。233。185。216。感謝全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽的組委會，提供這樣優(yōu)秀的平臺和機會給我們充足的鍛煉。好的硬件電路時成功的奠基石。實現(xiàn)另一個功能需要單片機復(fù)位后重新運行。之前我們在模型的建立上忽略了公式9等號右邊的后兩項，造成了比較大的誤差。在做完標(biāo)定之后，我們將程序設(shè)計為一開始就通過PID調(diào)節(jié)給電機一個最大的加速度，使擺桿盡量能在一個擺動周期內(nèi)擺至180度平衡位置附近，然后結(jié)束使擺桿幅度加大的正反饋環(huán)節(jié)，開始進入到所加的加速度隨著擺桿與180度平衡位置夾角的大小成正比，但加速度的方向與夾角變化方向成反比的程序中。特意要說明的是，由于擺桿在自然下垂?fàn)顟B(tài)時檢測到的角度為0，因此按照以上推論，此時單片機輸出的加速度為0，這樣擺桿永遠無法起振。 底座由于自己加工制作的連接不能精確的達到完全對稱，導(dǎo)致電機不在底座的中央，因此我們選擇質(zhì)量較大的鋼材來做底座，并焊接一個港版來固定底座，防止傾倒。而且?guī)俣乳]環(huán)的直流電機可以綜合考慮采用方案三。方案一：采用步進電機。關(guān)鍵詞：XS128 直流電機 加速度 倒立平衡 目 錄1系統(tǒng)方案 1 角度傳感器模塊的論證與選擇 1 1 電機驅(qū)動模塊的論證與選擇 12理論分析與計算 2 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的分析 2 擺桿 2 底座 2 2 直流電機的機械特性 2 直流電機的動態(tài)特性分析 2 直流電機加速度分析與計算 3 4 4 4 4 擺桿控制量的分析與計算 4 擺桿起振狀態(tài)分析 4 擺桿進入開始調(diào)整倒立平衡的角度范圍 53電路與程序設(shè)計 6 6 6 系統(tǒng)電路原理圖 6 電機驅(qū)動模塊的電路設(shè)計 6 7 7 74測試方案與測試結(jié)果 11 11 測試條件與儀器 11 測試結(jié)果及分析 11(數(shù)據(jù)) 11 125總結(jié) 12附件1：系統(tǒng)電路原理圖 14附件2：電機控制源程序 15簡易旋轉(zhuǎn)倒立擺及控制裝置（C題）【本科組】1系統(tǒng)方案本系統(tǒng)主要由主控模塊、角度傳感器模塊、機械結(jié)構(gòu)模塊、電源模塊等幾部分組成，下面分別論證這幾個模塊的選擇。選擇減速直流電機帶動旋轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)，采用增量式旋轉(zhuǎn)編碼器測量擺桿的角度，單片機輸出占空比可變的PWM波控制電機角加速度，從而控制電機的加速度和給擺桿固定軸心的扭矩，實現(xiàn)控制擺桿的擺動幅度并達到和保持平衡狀態(tài)。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號，再把這個電信號轉(zhuǎn)變成計數(shù)脈沖，用脈沖的個數(shù)表示位移的大小。360度旋轉(zhuǎn)舵機內(nèi)置驅(qū)動電路，用單片機輸出的信號可以直接驅(qū)動，接線方便，但是舵機的轉(zhuǎn)速普遍很低，加速度不能達到理想的要求。綜合考慮采用方案二。而對于電機的控制，是通過檢測到反饋到單片機的擺桿擺動的角度，然后單片機輸出PWM控制一個小的加速度給電機，這個加速度擺桿向反方向擺動更大的角度。然后每經(jīng)過一個Z相信號，都會將角度標(biāo)準(zhǔn)重新標(biāo)定一下（標(biāo)定0度），之后我們發(fā)現(xiàn)這個標(biāo)定很有必要，因為擺桿在最低點的往復(fù)擺中，由于方向時刻改變，而測速脈沖（編碼器A相信號和B相信號異或之后的信號，相當(dāng)于二分頻）在方向不同是會有一個相移，導(dǎo)致測速脈沖有一個累積誤差。再結(jié)合我們手頭可以得到的關(guān)于直流電機的各種參數(shù)，我們很難精確地算出時間常數(shù)，只能近似，而且再加上程序的控制周期遠小于時間常數(shù)，綜合考慮之后，我們選擇了忽略公式9中等號右邊的后兩項變量，也就是近似認為直流電機的控制電壓與加速度成正比關(guān)系，這樣便于單片機給出控制信號。 電機控制程序內(nèi)容：見附件3主程序與子程序框圖 圖3 主程序與子程序框圖“起擺做圓周運動”子程序流程圖 圖4 “起擺做圓周運動”子程序流程圖“起擺并盡快達到穩(wěn)態(tài)”子程序流程圖 圖5 “起擺并達到倒立平衡狀態(tài)”子程序流程圖4測試方案與測試結(jié)果硬件軟件聯(lián)調(diào)：調(diào)試時，下載線連接單片機，以便程序執(zhí)行后實時觀測控制算法中多個變量，如擺桿角度，方向，電機速度以及加速度等等。測試次數(shù)12345678保持時間（s）55555555旋轉(zhuǎn)臂最大轉(zhuǎn)動角 （度）9090909090909090測試功能四：從擺桿處于自然下垂?fàn)顟B(tài)開始，控制旋轉(zhuǎn)臂做往復(fù)旋轉(zhuǎn)運動，盡快使擺桿擺起倒立，保持倒立時間不小于10s測試次數(shù)12345678擺起時間（s）2312．514保持時間（s）101001010101010測試功能五：在擺桿保持倒立狀態(tài)下，施加干擾后擺桿能繼續(xù)保持倒立或2s內(nèi)恢復(fù)倒立狀態(tài)。在第四天的下午，離比賽結(jié)束還有幾個小時時，我們放棄了一直堅持的程序主線——將加速度環(huán)作為內(nèi)環(huán)，速度環(huán)作為外環(huán)進行控制，轉(zhuǎn)而采用了將速度環(huán)作為內(nèi)環(huán)，而加速度環(huán)作為外環(huán)，消除了速度的采樣滯后，才取得了比較可喜的進步，但是由于時間實在太有限，我們沒有機會將所有部分都完美的移植在新的程序思路上。191。181。196。202。202。GNDVR?VRIN15IN27IN310IN412ENA6ENB11VSS9VS4OUT12OUT23OUT31314OUT4ISEN A1ISEN B15U3L298ND1D2D3D4D5D6D7D8+12VGNDGNDGND+C3100UFC4C6+