甲壳虫电子科技-倒立摆国赛程序设计报告.pdfVIP

倒立摆控制系统是一个复杂的、不稳定的、非线性系统。本设计在研究倒立

摆规律的基础上，构建其轨迹的数学模型，使用MATLAB进行仿真分析，

对摆杆反馈的角度进行处理，针对角度，角速度的方向，电机运行方向进行处理，

运用PD算法调节摆杆倒立，PI参数调节电机速度，通过双回路PD\PI控制方案

实现了对旋转臂位置和摆杆偏角的同时闭环控制。

：倒立摆；PID算法；双闭环控制；

Invertedpendulumcontrolsystemisacomplex,nonlinear,unstablesystem.This

designonthebasisofstudyingthelawofmotionoftheinvertedpendulum,buildits

trajectorymathematicalmodel,usingMATLABsimulationanalysis,after

understandingofinvertedpendulummodel,usek60microcontrollercombinedwith

PIDalgorithmgivesthesignaldrivendcgearmotor,andthentocontroltheinverted

pendulumsystem,usedintheprocessofstandingonyourheadswingingrodAngle

encoderacquisition,processing,theAngleofswingingrodfeedbackonpointofview,

thedirectionoftheangularvelocity,themotorrunningdirection,adjustinghandstand

pendulumrodbyusingPDalgorithm,PIparameterstoadjustmotorspeed,bydouble

circuitPD/PIcontrolschemerealizestherotatingarmswingingrodAngleandposition

closedloopcontrolatthesametime.

Keywords:invertedpendulum；PIDalgorithm；doubleclosedloopcontrol；

目录

一、系统方案1

1.1主控的论证与选择1

1.2摆杆的角度测量的论证与选择1

1.3电机的论证与选择1

二、系统结构2

2.1机械结构2

2.2测控电路结构2

三、理论分析与计算3

3.1倒立摆的基本模型3

3.2模型分析与参数测量3

3.3基于状态反馈的倒立控制4

四、电路与程序设计5

4.1系统的硬件设计5

4.2系统软件设计7

五、测试方案与测试结果10

5.1基本要求（1）10

5.2基本要求（2）10

5.3基本要求（3）10

5.4发挥要求（1）10

5.5发挥要求（2）11

5.6发挥要求（3）11

六.其他的拓展部