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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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