基于spce061a单片机的二级倒立摆控制系统.pdfVIP

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