基于spce061a单片机的二级倒立摆控制系统.pdf
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控制系统
文章编号:1008-0570(2007)01—1-0072--02
PCE061
基于S A单片机的二级倒立摆控制系统
TheControl ofTheDoubleInvertedPendulumBasedonSPCE061A
System
(河北工程大学)周向宁楚荣珍张鹏
CHURONGZHENPENG
ZHOUXIANGNING ZHANG
设计。并简要介绍了系统的软件设计思路。
关键词:单片机;状态空间法;倒立摆
中图分类号:TP273文献标识码:B
Abstract:ThisintroducestheControl ofthedoubleinverted basedonSPCE061A
paper System pendulum singlechip.Theapplication
andthe ofthis ale the ofsoftwareis introduced.
ofstatefeedback function illustrated.And
theory design systemmainly design briefly
feedback
Keywords:Singlechip,State theory,Invertedpendulum
目标是在有限长度的导轨上使倒立摆能稳定地竖立在小车上
引言
而不倒下,从而达到动态平衡。
倒立摆系统在控制理论研究中是一种较为理想的实验装
2控制系统的设计
置。倒立摆系统可以用多种理论和方法来实现其稳定控制,如
PID、自适应、状态反馈、智能控制、模糊控制及人工神经元网络 2.1系统控制原理及设计思路
等多种理论和方法,都能在倒立摆系统控制上得到实现,而且 状态反馈是将系统的每一个状态变量乘以相应的反馈系
当一种新的控制理论和方法提出以后.在不能用理论加以严格 数。然后反馈到输入端与参考输入相加形成控制律.作为受控
证明时,可以考虑通过倒立摆装置来验证其正确性和实用性。 系统的控制输入。状态反馈系统的基本特点是采用对状态向量
本文设计了基于单片机的得倒立摆控制系统,成本低廉,调试 的线性反馈规律来构成闭环控制系统,由于控制作用是系统状
方便,能直观的观察控制效果,完成系统的调试任务,快捷的验 态的函数。可使控制效果得到很大地改善,从而具有更好的一
证控制理论算法的正确与否。 系列控制特性。本系统采用状态反馈法控制二级倒立摆系统。
二级倒立摆系统共有六个状态变量。分别是小车位置x、两个摆
角度0,和0:、小车的速度和两个摆角速度q和岛,其中小车位
置、两个摆角度分别由电位器O、电位器1、电位器2测量所得,
而小车的速度支和两个摆角速度由小车位置、两个摆角度经微
分变换所得。这六个状态变量输入到单片机的ADC模块中,经
Metor A/D转换后被送到上位机显示.并与由上位机设定的反馈参数
进行运算.再把所求的结果
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