【導(dǎo)讀】1系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)及技術(shù)指標(biāo)…………………3建立數(shù)學(xué)模型…………………5計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)…………實(shí)時(shí)控制軟件框圖..………數(shù)據(jù)采集與模擬量輸出...…6系統(tǒng)的組裝與調(diào)試…………………倒立擺實(shí)現(xiàn)電路..…………系統(tǒng)性能分析與結(jié)論..……了解倒立擺系統(tǒng)的組成和工作原理。掌握模擬擺的調(diào)節(jié)方法。金棒-2型倒立擺系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。數(shù)字萬用表一臺(tái)。車位置x，通過調(diào)零微分檢測電路，得到??經(jīng)過計(jì)算后輸出控制信號(hào)，通過功率放。大器放大后驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)。電機(jī)旋轉(zhuǎn)拖動(dòng)小車向著減少?的方向移動(dòng)，從而使倒立擺達(dá)。電路原理如圖所示。使倒立擺達(dá)到平衡。單級(jí)倒立擺系統(tǒng)的建模可采用受力分析或Lagrange方程建立得到。、小車的位移x和小車速度x?為狀態(tài)變量，即令：。同時(shí)假設(shè)倒立擺擺桿的垂直傾斜角度?與1相比很小，即1???。則可以近似處理?????sin,1cos，并忽略高階小量，則可得：

　　

【正文】 ttextxy(383,280,for tesing that we create)。 outtextxy(383,300,upside down be the right state)。 outtextxy(383,320,unstable as a erected plate)。 outtextxy(383,340,tame while it was rightly paid )。 outtextxy(383,360,plenty of contributions it made)。 outtextxy(383,380,yet possessing an endless fate)。 北京航空航天大學(xué)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 28 頁 outtextxy(383,400,serve as a passway or a gate)。 outtextxy(383,420,and leave no place for the hate)。 setlinestyle(0,0,3)。 /**/ } void dazh(float x) /*5=x=5*//*注意這里如果 x 是 1 到 1 之間的話那輸出的控制信號(hào)就被放大了 5 倍相當(dāng)于加了一個(gè) 5 的增益（前提 DA 芯片輸出是 5V） */ { int lo=0,hi=0,newlo=0,newhi=0。 x=(x/5+1)/2*0xfff0。 /*printf(偏移二進(jìn)制碼 :%f\n,(unsigned int)x)。*/ lo=(unsigned int)(x)%256。 hi=((unsigned int)xlo)/256。 /*printf(高八位 :%x\n,(unsigned int)hi)。 printf(低八位 :%x\n,(unsigned int)lo)。*/ newhi=(int)(hi)%16*16+(unsigned int)hi/16。 /*printf(換后高八位 :%x\n,(unsigned int)newhi)。*/ outportb(0x314,newhi)。 newlo=(unsigned int)(lo)%16*16+(unsigned int)(lo)/16。 /*printf(換后低八位 :%x\n,(unsigned int)newlo)。*/ outportb(0x315,newlo)。 inportb(0x315)。/**/ } float adzh(int a) { int i=0,p=0,q=0,r=0。 float ad=0,r1=0,v=0。 outportb(0x310,a)。 for(i=0。i10000。i++)。 北京航空航天大學(xué)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 29 頁 outportb(0x311,0x0)。 for(i=0。i10000。i++)。 p=inportb(0x312)%16。 q=inportb(0x313)。 r1=p*256+q。 /*ad=r1/0x8001。 */ v=r1*。/* 因?yàn)樵O(shè)計(jì)是按電壓值作為輸入做的控制器，所以 ad 得到的需要是電壓值 */ /*v=(int)(v*100)%1000。 v=v/100。 */ /*printf(浮點(diǎn)數(shù) :%f\n,ad)。 printf(電壓值 :%f\n,v)。*/ return v。 } void interrupt myint() { setcolor(BLACK)。 setlinestyle(0,0,2)。 cx=510+x1*200/90/2。 cx2=cx+60*sin(c)。 cy2=18060*cos(c)。 rectangle(cx4,174,cx+4,180)。 circle(cx2,cy2,5)。 setlinestyle(0,0,3)。 line(cx,177,cx2,cy2)。 zx1=zx1+1。 /*輸入信號(hào) */ if(zx11000) ri=。 北京航空航天大學(xué)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 30 頁 adzh(13)。adzh(13)。adzh(13)。adzh(13)。adzh(13)。 x1=(adzh(13)/) 。 /*位移 */ adzh(5)。adzh(5)。adzh(5)。 x2=(adzh(5)*) 。 /*x2=200*(x1zx1)。*/ /*速度 */ adzh(14)。adzh(14)。adzh(14)。 x3=(adzh(14)/) 。 /*擺角 */ adzh(6)。adzh(6)。adzh(6)。 x4=(adzh(6)*)。 /*x4=200*(x3zx3)。*/ /*角速度 */ e=(ri+x1)。 /*老師教的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的控制算法 */ /*u=*(1**x3+2**x4+**e+6*10*x2)。 */ u=*x3+*x4+63*x1+21*x2。 /*微分部分的系數(shù)不可增加太大否則會(huì)發(fā)散， theta 點(diǎn)的為 1，速度的為 4，角度系數(shù) 10，位移為 */ if(u) u=。 else if(u) u=。 dazh(2*u)。 /*zx1=x1,zx3=x3。*/ t=t+。 ri=ri* setcolor(GREEN)。 line(tt,d[0],50+(int)(30*t),y3(int)ri)。/*輸入曲線 */ x1=x1* setcolor(YELLOW)。 line(tt,d[1],50+(int)(30*t),y3(int)x1)。 /*輸出位置曲線 */ x2=x2* line(tt,d[2],50+(int)(30*t),y2(int)x2)。 /*輸出速度曲線 */ 北京航空航天大學(xué)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 31 頁 c=x3。 x3=x3* line(tt,d[3],50+(int)(30*t),y1(int)x3)。 /*輸出角度曲線 */ x4=x4* line(tt,d[4],50+(int)(30*t),y0(int)x4)。 /*輸出角速度曲線 */ setcolor(CYAN)。 setlinestyle(0,0,3)。 line(440,180,580,180)。 setlinestyle(0,0,2)。 cx=510+x1*200/90/2。 cx2=cx+60*sin(c)。 cy2=18060*cos(c)。 rectangle(cx4,174,cx+4,180)。 circle(cx2,cy2,5)。 setlinestyle(0,0,3)。 line(cx,177,cx2,cy2)。 if ((c)amp。amp。(c)) { setfillstyle(SOLID_FILL,0)。 bar(380,50,630,100)。 setcolor(RED)。 outtextxy(410,70,You really got me now.)。 } else { setfillstyle(SOLID_FILL,0)。 bar(380,50,630,100)。 setcolor(RED)。 outtextxy(410,70,The best is yet to e)。 北京航空航天大學(xué)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 32 頁 } tt=50+(int)(30*t)。 d[0]=y3(int)ri。 d[1]=y3(int)x1。 d[2]=y2(int)x2。 d[3]=y1(int)x3。 d[4]=y0(int)x4。 outportb(0x20,0x20)。/*返回 EOI*/ } void main() { float k=0。 char ch。 initgr()。/*此初始化及以下畫圖程序不能在開了 8259 的中斷之后運(yùn)行 */ draw()。 disable()。 outportb(0x31b,0xb6)。/*寫入控制字 ,N=2M*=10000*/ outportb(0x31a,0x10)。/*寫入初值低位 ,5ms*/ outportb(0x31a,0x27)。/*寫入初值高位 ,*/ setvect(0xb,myint)。 outportb(0x21,inportb(0x21)amp。0xf7) 。/*開 8259 的 IRQ3*/ enable()。 while(1) { if((int)(30*t)+50=350) {k=k+1,t=0,tt=50,d[0]=y3,d[1]=y3,d[2]=y2,d[3]=y1,d[4]=y0。 disable()。 setfillstyle(SOLID_FILL,0)。 bar(5,0,375,478)。 北京航空航天大學(xué)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 33 頁 draw()。 enable()。} if( kbhit() ) { ch = getch()。 if( 27 == ch ) {disable()。break。 } } } closegr()。 /* 恢復(fù) TEXT 屏幕模式 */ }