旋轉式倒立擺的控制算法研究及實驗系統(tǒng)設計.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、作為控制理論中一個經(jīng)典問題,倒立擺的研究具有很重要的理論和工程意義。本文選取旋轉式倒立擺作為研究對象,在深入研究了其結構原理并借鑒了國內(nèi)外該領域研究成果的基礎上,通過拉格朗日法建立了一級和二級旋轉式倒立擺系統(tǒng)的數(shù)學模型,在平衡點附近局部線性化推導出系統(tǒng)狀態(tài)空間表達式的通式,分析并驗證了系統(tǒng)的自然不穩(wěn)定性和可控可觀性。探討了倒立擺系統(tǒng)的幾種典型控制算法：LQR法、可拓算法以及PID算法,建立和改進了Simulink模型進行仿真實驗,驗證了

2、幾種算法的可行性和有效性。在此基礎上,設計了基于單片機的實驗系統(tǒng),構建了系統(tǒng)的機械結構部分,包括旋臂、擺桿和直流電機?？刂葡到y(tǒng)設計包括系統(tǒng)硬件電路及軟件設計。硬件部分采用角位移傳感器WDX35D和模數(shù)轉換器ADS7822構成了采樣及ADC模塊電路。主控芯片采用SST公司的89E516RD2,根據(jù)接收的傳感器信號計算控制律,并通過其PCA模塊產(chǎn)生PWM輸出,以控制電機及驅動模塊。以直流減速電機40JB20作為執(zhí)行機構,采用直流電機驅動芯片

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