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簡易旋转倒立摆及控制装置电子设计稿
2013年全国大学生电子设计竞赛 简易旋转倒立摆及控制装置（C题） 【本科组】 2013年9月7日 简易旋转倒立摆及控制装置（C题） 摘 要 本设计根据选题要求搭建制作一台简易平面圆周倒立摆控制装置，系统基本功能要实现：摆杆的正负60°以上大角度摆动、摆杆圆周运动以及摆杆倒立自平衡等功能。基于这些要求，经过队员讨论并依据现有条件，决定分别采用双向编码器和陀螺仪-加速度计模块来分别测量旋转臂转角和摆杆摆角，使用直流减速电机控制旋转臂动作，以此搭建系统硬件结构。控制方案采用两个PID控制器分别控制旋转臂转角和摆杆摆角，通过对PID参数的整定来实现对摆杆姿态的控制。另外，为了系统调试方便，还设计了液晶显示+键盘的辅助调试模块，借助该模块可实现实时显示摆杆摆角及摆臂旋转角度，PID参数修订，摆杆动作切换等附加功能。 关键字：旋转倒立摆 PID控制 陀螺仪-加速度计 目 录 1系统方案 1 1.1 任务及要求......................................................................................................1 1.2 系统结构..........................................................................................................2 1.3 方案比较与选择..............................................................................................2 2系统理论分析与计算.................................................................................................4 2.1 电机选型..........................................................................................................4 2.2 摆杆状态检测..................................................................................................4 2.3 驱动与控制算法..............................................................................................5 3电路与程序设计.........................................................................................................6 3.1电路设计...........................................................................................................7 3.1.1 系统总体框图........................................................................................7 3.1.2 电动机驱动模块子系统电路原理图....................................................8 3.1.3 电源模块电路原理图............................................................................8 3.2程序设计...........................................................................................................9 3.2.1 程序功能描述与设计思路....................................................................9 3.2.2 程序流程图............................................................
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