單級(jí)倒立擺畢業(yè)論文-文庫(kù)吧資料
2024-09-05 21:31本頁(yè)面
【正文】 表51所示： 表 51 平板傾角值與角位移傳感器兩側(cè)電壓的 A/D 采樣值 角度 40 30 20 10 0 10 20 30 40 AD值 503 540 601 629 672 709 739 820 894 指標(biāo)測(cè)試和測(cè)試結(jié)果如表 52 所示： 表 52 實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)表 角度 40 30 20 10 0 10 20 30 40 AD值 503 540 601 629 672 709 739 820 894 電壓 2..22 6 誤差分析與改進(jìn)方法 誤差分析： （ 1） 機(jī)械結(jié)構(gòu)連接不緊湊造成的機(jī)構(gòu)震動(dòng)，給單片機(jī)控制帶來(lái)較大的誤差。 CONTROL 為高電平時(shí)，對(duì) A， B， C，D有抑制作用；為低電平時(shí)，則對(duì)抑制線 INH1和 INH2有抑制作用，從而可對(duì)電動(dòng)機(jī)和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制。為了獲得電動(dòng)機(jī)良好的速度和轉(zhuǎn)矩特性，相序信號(hào)是通過(guò) 2個(gè) PWM 斬波器控制電動(dòng)波器包含有一個(gè)比較器、一個(gè)觸發(fā)器和一個(gè)外部檢測(cè)電阻，如圖 4所示，晶片內(nèi)部的通用振蕩器提供斬波頻率脈沖。變換器由一個(gè)三倍計(jì)算器加某些組合邏輯電路組成，產(chǎn)生一個(gè)基本的八格雷碼 (。該集成電路采用了 SGS公司的模擬 /數(shù)字兼容的 I2L 技術(shù)，使用 5V 的電源電壓，全部信號(hào)的連接都與 TFL/CMOS 或集電極開(kāi)路的晶體管兼容。 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 第 7 頁(yè) 共 19 頁(yè) 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如圖 33所示： 圖 33 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 L298是意大 利 SGS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的步進(jìn)電機(jī)專(zhuān)用控制器，它能產(chǎn)生 4相控制信號(hào)，可用于計(jì)算機(jī)控制的兩相雙極和四相單相步進(jìn)電機(jī)，能夠用單四拍、雙四拍、四相八拍方式控制步進(jìn)電機(jī)。 OCR0 為 0 時(shí)信號(hào)有最高頻率 foc2 = fclk_I/O/2。若 OCR0等于BOTTOM，輸出 為出現(xiàn)在第 MAX+1 個(gè)定時(shí)器時(shí)鐘周期的窄脈沖； OCR0 為 MAX 時(shí)，根據(jù) COM01:0的設(shè)定，輸出恒為高電平或低電平。 輸出的 PWM 頻率可以通過(guò)如下公式計(jì)算得到，如式 33： （ 33） 變量 N 代表分頻因子 ( 6 256 或 1024)。要想在引腳上得到輸出信號(hào)還必須將 OC0 的數(shù)據(jù)方向設(shè)置為輸出。 工作于快速 PWM 模式時(shí)，比較單元可以在 OC0 引腳上輸出 PWM 波形。 快速 PWM模式時(shí)序圖，如圖 32： 第 6 頁(yè) 共 19 頁(yè) 圖 32 快速 PWM模式時(shí)序圖 計(jì)時(shí)器數(shù)值達(dá)到 MAX 時(shí) T/C 溢出標(biāo)志 TOV0 置位。方框圖同時(shí)包含了普通的 PWM 輸出以及反向 PWM 輸出。具體的時(shí)序圖為 Figure 32。高頻可以減小外部元器件 ( 電感，電容 ) 的物理尺寸，從而降低系統(tǒng)成本。由于使用了單斜坡模式，快速 PWM 模式的工作頻率比使用雙斜坡的相位修正 PWM 模式高一倍。 計(jì)數(shù)器從 BOTTOM 計(jì)到 MAX，然后立即回到 BOTTOM 重新開(kāi)始。 快速 PWM模式工作原理： 快速 PWM 模式 (WGM01:0 = 3) 可用來(lái)產(chǎn)生高頻的 PWM 波形。 PWM 發(fā)生模式 Atmega16 的 PWM 模式分為：普通模式、 CTC( 比較匹配時(shí)清零定時(shí)器 )模式、快速 PWM 模式、相位修正 PWM 模式。如果用戶(hù)希望對(duì)結(jié)果執(zhí)行快速極性檢測(cè)，它充分讀結(jié)果的MSB( ADCH 中 ADC9 )。如果使用差分通道，結(jié)果如式 32： （ 32） 式中， VPOS 為輸入引腳正電壓， VNEG 為輸入引腳負(fù)電壓， GAIN 為選定的增益因子，且 VREF 為參考電壓。 單次轉(zhuǎn)換的結(jié)果如下，式 31： （ 31） 式中， VIN 為被選中引腳的輸入電壓， VREF 為參考電壓。 角度傳感器 Atmega16 處理采樣信號(hào)發(fā)送已處理數(shù)據(jù) ADC采集信號(hào) PID 控制 控制 PWM輸出 作用電機(jī) 第 5 頁(yè) 共 19 頁(yè) 這里我們采用的是 10位內(nèi)部 作為參考 電壓。 當(dāng) ATmega16 的 31腳接 VCC 時(shí)，則 5V作為內(nèi)部 AD 的參考電壓。如果使用 200x 增益，可得到 7 位分辨率。七路差分模擬輸入通道共享一個(gè)通用負(fù)端(ADC1), 而其他任何 ADC 輸入可做為正輸入端。器件還支持 16 路差分電壓輸入組合。 ADC 與一個(gè) 8 通道的模擬多路復(fù)用器連接，能對(duì)來(lái)自端口 A 的 8 路單端輸入電壓進(jìn)行采樣。 由于系統(tǒng)中電機(jī)控制平板傾角需要較高的控制精度， 基于直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn) ，所以這里選擇直流電機(jī)。 方案三： 采用直流電機(jī)，直流電機(jī)具有最優(yōu)越的調(diào)速性能，主要表現(xiàn)在調(diào)速方便 (可無(wú)級(jí)調(diào)速 )、調(diào)速范圍寬、低速性能好、運(yùn)行平穩(wěn)、噪音低、效率高的優(yōu)點(diǎn) 。 方案二：機(jī)構(gòu)動(dòng)力部分選用伺服電機(jī)，能精確控制轉(zhuǎn)動(dòng)角度、速度。 電機(jī)的選擇 方案一： 采用步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)具有控制簡(jiǎn)單、定位精度高、無(wú)累計(jì)誤差等優(yōu)點(diǎn) 。因倒立擺擺動(dòng)速度快，對(duì) ADC 采樣速率及運(yùn)算速度要求較高，所以我們這里選擇方案二。 STM32引腳如圖 13： 第 3 頁(yè) 共 19 頁(yè) 圖 13 STM32引腳圖 缺點(diǎn)：價(jià)格昂貴，編程復(fù)雜。硬件電路連接較簡(jiǎn)單，低功耗，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。 引腳圖如圖 12: 圖 12 Atmega16引腳圖 缺點(diǎn)：價(jià)格稍顯昂貴，編程較復(fù)雜。 ATmega16 有如下特點(diǎn) :16K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編
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