基于單片機實現(xiàn)對二級倒立擺的控制.pdf

1、倒立擺裝置被公認為自動控制理論中的典型試驗設(shè)備,是控制理論教學和科研中不可多得的典型物理模型.通過對它的研究不僅可以解決控制中的理論問題,還能將控制理論設(shè)計的三個主要基礎(chǔ)學科:力學、數(shù)學和電學(包含計算機)進行有機的綜合應(yīng)用,在多種控制理論與方法的研究和應(yīng)用中,特別是工程實踐中,存在一種可行性的試驗問題,將其理論和方法得到有效的經(jīng)驗,倒立擺可為此提供一個從控制理論通往實踐的橋梁.倒立擺本身是一個自然不穩(wěn)定體,在控制過程中能有效地反映控制

2、中的許多問題.倒立擺的典型性在于:作為一個裝置,其成本低廉,結(jié)構(gòu)簡單,便于模擬,數(shù)字實現(xiàn)不同方式控制;作為被控對象,又相當復(fù)雜,是高階次、不穩(wěn)定、非線性、強耦合系統(tǒng),只有采取行之有效的控制方法方能使之穩(wěn)定.本文首先利用牛頓第二定律及相關(guān)的動力學原理建立二級倒立擺的數(shù)學模型,對小車和擺分別進行受力分析,并采用等效小車的概念進行線性化處理,并運用線性系統(tǒng)理論分析了這個系統(tǒng)的能控性,提出了應(yīng)用狀態(tài)反饋理論,通過極點配置實現(xiàn)對倒立擺的控制.接著