簡易旋轉倒立擺及控制裝置-電子設計大賽論文-資料下載頁
2025-05-19 11:53本頁面
【導讀】電機及其驅動芯片的選擇與電路設計………………………7附錄一元器件清單……………………能指標的穩(wěn)定系統(tǒng)。檢測角度的編碼器將輸入給它的角度量利用光電轉換原理轉。對該信號進行分析通過程序對倒立擺裝置產生控制。將直流減速電機固定在木制支架上，做自由旋轉，通過軟件來控制擺桿的運動狀態(tài)。該電機型號為：德國馮哈勃Faulhaber帶編碼器空心杯減速電機2342L012。該電動機的突出優(yōu)點是能在很大的范圍內具。比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸入與輸出誤差信號成比例。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引。積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增。輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小，直到等于零。系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。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。在木制支架上側接擺桿，帶動擺桿在旋轉臂上運動，保證控制的精確性和快速性。豎直平面內擺動并達到動態(tài)倒立狀態(tài)。本系統(tǒng)采用12伏電壓給伺服電動機供電，
【正文】 系統(tǒng)則表現(xiàn)為參數(shù)的不確定性和結構的不確定性。PID 控制理論為解決這類復雜多變量非線性系統(tǒng)開辟了一條新的途徑。本文圍繞一級倒立擺系統(tǒng)，采用自動控制理論中的經典控制理論研究了倒立擺的控制問題。通過該系統(tǒng)的設計，也說明了 PID 控制系統(tǒng)的設計的一般步驟，提供了一套利用 Matlab 進行控制器設計的有效方法，對 PID 控制系統(tǒng)設計具有借鑒意義。 1） 對于 具有非線性、多變量等特點的倒立擺系統(tǒng)進行系統(tǒng)分析，推到出其非線性數(shù)學模型，分析其非線性因素，擾動對倒立擺系統(tǒng)的影響。 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。以倒立擺擺角為被控量，PID 控制器結構簡單，實施性好。 9 3） PID 控制方法實現(xiàn)了倒立擺的良好控制。運用經典控制的基本理論和方法，即可實現(xiàn)對 PID 參數(shù)的最佳自動調整，這就是 PID 控制。通過實驗結果可知，這種控制方法可以實現(xiàn)良好的控制效果。 4） 在倒立擺系統(tǒng)仿真實驗的基礎上，實現(xiàn)了倒立擺的實物控制。 將控制器嵌入到倒立擺控制中，進行編譯、連接、運行，實現(xiàn)對倒立的實時控制。 但是由于參數(shù)選擇或個人原因還存在著誤差或缺點，可以通過多次系統(tǒng)的仿真進一步完善。 【 1】郭天祥 51 單片機 C 語言教程電子工程出版社 20xx/01 【 2】康華光電子技術基礎模擬部分高等教育出版社 20xx/7 【 3】康華光電子技術基礎數(shù)字部分高等教育出版社 20xx/7 【 4】 21ic 中國電子網 7 附錄一 元器件清單 1. 基本儀器清單 60MHz 雙通道數(shù)字示波器 100MHz 雙通道數(shù)字示波器 低頻信號發(fā)生器（ 1Hz~1MHz） 標準高頻信號發(fā)生器（ 1MHz~100MHz，可輸出 1mV 小信號） 函數(shù)發(fā)生器（ 10 MHz， DDS） 低頻毫伏表 高頻毫伏表 100 MHz 頻率計 數(shù)字式單相電參數(shù)測量儀 秒表 量角器 溫度計 五位半數(shù)字萬用表 單片機開發(fā)系統(tǒng)及 PLD 開發(fā)系統(tǒng) 1. 主要元器件清單 單片機最小系統(tǒng)板 IAP15F2K61S2 芯片 A/D、 D/A 轉換器 直流減速 電 動 機 滑線變阻器（ 50Ω/2A） 變容二極管（ 30pF~100pF） 10 光電傳感器 角度傳感器 8．附錄二 部分源程序代碼
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