簡易旋轉倒立擺及控制裝置-電子設計大賽論文(完整版)
【正文】 測試結果分析，系統(tǒng)總體上達到較好的性能。普通直流機雖然能夠實現(xiàn)快速啟動和制動，但調速性能較差。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例 +微分控制器能改善系統(tǒng)在調節(jié)過程中的動態(tài)特性。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項”。 系統(tǒng)整體設計 單片機通過角度傳感器檢測擺桿的運行狀態(tài)等相關參量并分析反饋信號，從而控制電機轉向及轉速，使直流減速電機在電源帶動下產生驅動力使擺桿根據 擺角的變化而在垂直于旋轉臂的平面運動，使擺桿達到動態(tài)倒立狀態(tài)。 空載轉速： 8100 轉 /分鐘 。 關鍵字 芯片、編碼器、反饋、 PID 控制 1. 系統(tǒng)方案 系統(tǒng)硬件結構設計 將直流減速電機固定在木制支架上， 圖示：系統(tǒng)硬件基本構成 并將旋轉臂通過螺絲固定在電機轉軸上，在旋轉臂的一端將擺桿通過轉軸固定在旋轉軸上，其他如開關、穩(wěn)壓模塊、驅動模塊等合理布置在支架上，啟動電動機后，旋轉臂在電 動機的驅動下做往復旋轉運動，帶動擺桿在垂直于旋轉臂的平面做自由旋轉，通過軟件來控制擺桿的運動狀態(tài)。 編碼器：光電式。當僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（ Steadystate error）。自動控系統(tǒng)在克服誤差的調節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。 擺桿通過精密電位器與滑動模塊連接，滑動模塊在一定范圍能滑動時，使擺桿可以在豎 直平面內上下左右擺動。 4. 電路測試方法及測試結果 一階倒立擺的 PID 控制實驗 8 點擊運行程序，檢查電機是否上伺服。角度傳感器由精密電位器改制，存在角度死區(qū)，精度不足。 2） 詳細敘述了以經典控制理論為基礎的 PID 控制理論，針對倒立擺系統(tǒng)為控制對象設計了 PID 控制及相關的控制方法。 【 1】郭天祥高等教育出版社電子工程出版社 9 3） PID 控制方法實現(xiàn)了倒立擺的良好控制。因此，采用具有更好啟動、制動和調速特性直流電機、精度更高 的角度傳感器改進硬件結構，以消除控制誤差，使控制精度更高。 改變 PID 參數(shù)再次記錄實驗結果?？紤]到步進電機雖然具有良好的角度控制能力，但快速性達不到要求，被排 除掉。這就是說，在控制器中引入“比例”往往是不夠的，比例項的中作用僅僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項”，他不能預測誤差變化的趨勢， 這樣，具有比例 +微分的控制器就能夠提前使抑制 誤差的控制作用等于零，甚至為負，從而避免了被控制的嚴重超調。對一個自動控制系統(tǒng)，如果在進 圖示：
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