资料介绍
通过对一阶旋转倒立摆系统原理的分析,选用单片机作为控制器,直流电机作为执行器,电位器式角度传感器作为反馈环节,采用PID控制算法设计实现了一阶旋转倒立摆控制系统。实验结果表明该系统在稳定的基础上具有较强的鲁棒性,验证了PID控制算法在一阶旋转倒立摆系统中应用的可行性和有效性。
1系统构成及工作原理
图1为一阶旋转倒立摆结构示意图。直流电机作为唯一的动力装置,与旋臂保持刚性连接,带动旋臂在水平面内旋转,旋臂的一端通过转轴(本系统选用电位器角度传感器)与摆杆连接,摆杆可做垂直于旋臂的圆周运动。在自然状态下,摆杆为竖直下垂状态。倒立摆控制的目的是通过控制直流电动机的运动状态,使摆杆保持倒立状态。
系统工作原理如下:摆杆摆动时,角度传感器检测摆杆的角度,根据角度传感器的输出特性,其输出电压经A/D转换器转换成电压数字量,该数字量与期望的值进行比较产生偏差,通过单片机对该偏差进行处理,即PID控制运算,根据运算结果产生控制信号控制电机和旋臂的转动,使摆杆的角度与期望的角度更接近。
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