【正文】 ositionControlOld。 g_ucBegin = 0。 PITTF_PTF0=1。 } TFLG1_C0F = 1。 PositionSetOut()。 //定時器中斷初始化 PWM_init()。 int LeftMotorPulse。 if(GravityAngle 180) GravityAngle = GravityAngle 360。 (g_ucBegin == 0)) { SPEED_CONTROL_P = 0。 //else //fP = POSITION_CONTROL_P*tancode[GravityAngle 180]。amp。 g_ucRight = 0。 //else K = 700。 LeftMotorPulseSigma = (int)nLeftPulse。197。177。247。166。 測試條件與儀器測試條件：支架水平放置于桌面上，保證擺桿處于自然下垂?fàn)顟B(tài)，除電機(jī)外無其他外力對擺桿造成干擾（空氣阻力，摩擦力等不算在內(nèi)）。因此可以根據(jù)此受力分析給電機(jī)一致方向的角加速度。經(jīng)過測試，可以承受電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)帶來額離心力的作用。但是步進(jìn)電機(jī)在高速運轉(zhuǎn)下，開環(huán)會產(chǎn)生丟步的情況，開環(huán)控制情況不盡如人意，不是首選的電機(jī)。2013年全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽簡易旋轉(zhuǎn)倒立擺及控制裝置（C題）【本科組】2013年9月6日II摘 要 本系統(tǒng)采用XS128單片機(jī)最小系統(tǒng)作為控制中心、與電機(jī)驅(qū)動模塊，減速直流電機(jī)、旋轉(zhuǎn)臂、擺桿、反饋裝置一起構(gòu)成擺桿角度和電機(jī)角速度的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。方案二：采用360度旋轉(zhuǎn)舵機(jī)。 直流電機(jī)的機(jī)械特性 直流電機(jī)在穩(wěn)態(tài)運行下，有下列方程式： 公式1 公式2 公式3 直流電機(jī)的動態(tài)特性分析 電機(jī)傳動系統(tǒng)的運動方程式為： 公式4 機(jī)械特性方程式為： 公式5 由公式1和公式2可得出轉(zhuǎn)速隨時間變化的規(guī)律為： 公式6 由上述分析可以得出結(jié)論：直流電機(jī)的物理模型為一階慣性系統(tǒng)。 擺桿進(jìn)入開始調(diào)整倒立平衡的角度范圍 假設(shè)圖中角度為β，則想要使擺角趨向180度，要給擺桿一個圖示方向的力F使得下式成立： 公式10 由于考慮的連軸的摩擦力，轉(zhuǎn)動時收到的空氣阻力，外部接線對擺桿的干擾力等等，增加一個阻尼力，使得上式變?yōu)椋? 公式11 在算出了角速度的控制量范圍之后，需要確定單片機(jī)提供的相應(yīng)控制量。測試儀器：直流穩(wěn)壓電源，數(shù)字示波器，數(shù)字萬用表，秒表，量角器. 測試結(jié)果及分析(數(shù)據(jù))測試功能一：擺桿起振 測試次數(shù)123456擺動幅度（度） 6060 60606060擺動時間（s）212354 測試功能二：擺桿完成圓周運動說明：以完整的完成一個圓周運動的時間為計時標(biāo)準(zhǔn)。194。189。193。附件2：電機(jī)控制源程序子函數(shù)： include include include void GetMotorPulse(void) { unsigned int nLeftPulse,nRightPulse。 } else { LeftMotorPulse += (int)nLeftPulse。 LeftMotorOutput = (int)K*PositionControlOut + SpeedControlOut。 } if ((g_ucLeft == 1)amp。(LeftMotorSpeedOld 0)) { g_ucLeft = 1。 // } else { //if(GravityAngle 45) // fP =15。 SPEED_CONTROL_I = 0。 AngleSpeed = ANGLE_SPEED_RATIO*LeftMotorSpeed。 //int g_iZOffset。 TIM_init()。 //PositionControl()。 } //pragma CODE_SEG DEFAULT //后續(xù)代碼置于默認(rèn)區(qū)域內(nèi)。 if((PORTB_PB1 == 0) || (PORTB_PB3 == 0) || (PORTB_PB4 == 0)) MotorOutput()。 XINT_init()。 //long g_lPositionGoal。 for(delay_c=0。 SPEED_CONTROL_I = 1。 } fD = POSITION_CONTROL_D*AngleSpeed。 } if ((g_ucLeft == 1)amp。((GravityAngle 0)amp。amp。 } if(rightdir == 0) RightMotorSpeed = (int)nRightPulse。 //unsigned char ii。202。196。191。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)。再結(jié)合我們手頭可以得到的關(guān)于直流電機(jī)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(yuǎn)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(rèn)為直流電機(jī)的控制電壓與加速度成正比關(guān)系，這樣便于單片機(jī)給出控制信號。而對于電機(jī)的控制，是