【正文】 OUTPUTLM2596191。 24附件1：系統(tǒng)電路原理圖 P0P0P1P1P2P2P3P3J0J0J1J1K0K0K1K1K2K2K3K3T0T0T1T1T2T2T3T3T4T4T5T5T6T6T7T7K4K4K5K5B0B0B1B1B2B2B3B3B4B4B5B5B6B6B7B7P7P7P6P6P5P5P4P4K7K7NCNCM7M7M6M6M5M5M4M4M3M3M2M2M1M1M0M0J7J7J6J6S7S7S6S6S5S5S4S4S3S3S2S2S1S1S0S0+5+5+5+5GNDGNDGNDGNDAD15AD15AD14AD14AD13AD13AD12AD12AD11AD11AD10AD10AD9AD9AD8AD8AD7AD7AD6AD6AD5AD5AD4AD4AD3AD3AD2AD2AD1AD1AD0AD0A7A7A6A6A5A5A4A4A3A3A2A2A1A1A0A0VRHVRHGNDGNDGNDGND+5+5H7H7H6H6H5H5H4H4E7E7E6E6E5E5E4E4H3H3H2H2H1H1H0H0E3E3E2E2E1E1E0E09S12XS/EP11212345678S1178。綜上所述，本設計基本達到設計要求。記錄下每次實現(xiàn)不同功能的性能指標。現(xiàn)在加入了旋轉臂的速度反饋之后，就可以計算出了，可以只忽略最后一項，大大減小了誤差。 擺桿控制量的分析與計算 擺桿起振狀態(tài)分析 假設某一時刻，擺桿向左擺到了α度，此時擺桿的受力狀態(tài)如圖X所示：A點為擺桿與旋轉臂連接處，設此時擺桿收到旋轉臂的力為F，方向如圖所示，此時力F的作用是使擺桿繼續(xù)向左擺起，即增大擺桿的擺動復讀。為了解決這個問題，我們在擺桿處于自然下垂狀態(tài)擺桿處于0位時，我們在程序中在此刻增加一個很小的角度，使得即使在0位，也可以通過控制算法輸出一個小的控制量，來實現(xiàn)最初的起振。然后用兩個固定夾固定在桌子邊緣。 電機驅動模塊的論證與選擇方案一：采用購買的L298N集成芯片，該集成電路帶散熱器和光電耦合器，可以保護單片機不受電機的影響，最大程度的保護單片機。步進電機將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰?，電機的轉速，停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，因此可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度。 角度傳感器模塊的論證與選擇方案一：采用絕對值式旋轉編碼器。由于直流電機屬于一階慣性，經分析在控制周期遠小于電機時間常數(shù)的情況下建立電壓與加速度的近似比例關系模型。方案二：采用增量式編碼器。舵機為隨動系統(tǒng)，運動時可以外接較大的轉動負載，輸出扭矩大，而且抗抖動性很好。在將自己制作的L298N電路連線調試之后，我們發(fā)現(xiàn)完全可以在程序要求的頻率下工作，雖然死區(qū)電壓有些不近人意，低速是電機會有抖動現(xiàn)象，但是總體來說，情況比較樂觀。 直流電機加速度分析與計算 由公式4求導可以得到： 公式7 上式中加速度為a，公式4經變換可得到加速度的表達式： 公式8 再結合直流電機機械特性的三個方程式可以得到電機電壓與加速度的關系如下式所示： 公式9 擺桿從靜止到振蕩是一個需要擺動幅度逐漸增加的過程。要實現(xiàn)上述功能，我們首先只開啟擺桿的角度反饋，不給電機控制電壓，然后用手轉動擺桿，找到第一個Z相信號，并將之定在180的平衡位置上。為了比較接近實際的物理情況，以及直流電機控制電壓與加速度的關系，即公式9,。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示，圖1 系統(tǒng)總體框圖 系統(tǒng)電路原理圖 見附件2 電機驅動模塊的電路設計 如圖2所示 圖2 電機驅動模塊的電路 程序功能描述根據(jù)題目要求，本系統(tǒng)程序的任務如下：對檢測擺桿位置的增量編碼器1的輸入信號進行計數(shù)和方向識別，根據(jù)擺桿的擺角發(fā)出PWM波，對電機進行控制，同時接受外部計數(shù)器對旋轉臂速度檢測反饋回來的信息，綜合兩個反饋，根據(jù)基于物理模型得到的電機控制電壓計算公式，控制電機使給擺桿一個加速度，不同的控制算法能夠實現(xiàn)相應的功能，如起振，圓周運動，倒立平衡等。 測試次數(shù)12345678完成時間（s）22221211測試功能三：擺桿盡快達到倒立平衡狀態(tài)并保持5s以上，且旋轉臂旋轉的轉動角度不大于90度。在斷斷續(xù)續(xù)的將硬件做好之后，在調試軟件時我們一直采用的程序設計思路在我們攻克倒立平衡的穩(wěn)定性時，遇到了很大的挑戰(zhàn)，我們在這個程序思路上下了很多功夫，但是調整結果很不滿意。235。216。218。247。247。246。 unsigned char leftdir,rightdir。 //讀取脈沖數(shù) PACNT = 0。 LeftMotorPulseSigma += (int)nLeftPulse。 PWMDTY01 = nLeftVal + 120。 if (PORTB_PB4 ==0) { if ((LeftMotorSpeed = 0)amp。(GravityAngle 60))) { LeftMotorOutput = 0 。amp。 } if ((g_ucRight == 1)amp。 g_ucRight = 0。 POSITION_CONTROL_P = 12。 //else fP = POSITION_CONTROL_P*tancode[GravityAngle]。 //RightMotorPulseSigma = 0。 } else { SPEED_CONTROL_P = 120。 //SpeedControlOld = SpeedControlNew。 } void Delay(int num) { int delay_c。 //const float float POSITION_CONTROL_P,POSITION_CONTROL_D,POSITION_CONTROL_I。 int g_lPosition = 0,g_lPositionBase = 0。 int LeftMotorOutput。 GPIO_init()。 //獲取編碼器脈沖 PositionControlCount ++。 SpeedControl()。(LeftMotorSpeed 2) ) { SPEED_CONTROL_P = 3