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一阶直线型倒立摆系统的设计与实现
目录
一阶直线型倒立摆系统的设计与实现（1）．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
内容概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
1.2国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6
1.3研究内容与方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
一阶直线型倒立摆系统模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9
2.1系统描述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10
2.2数学建模．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
2.3模型的线性化处理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12
控制策略设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
3.1控制算法选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15
3.1.1开环控制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17
3.1.2闭环控制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18
3.2控制参数确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20
3.2.1参数调整策略．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21
3.2.2实时调整方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23
系统硬件设计与实现．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24
4.1硬件平台选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24
4.2传感器与执行器选型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25
4.3硬件电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27
4.3.1信号采集电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28
4.3.2执行器驱动电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29
系统软件设计与实现．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30
5.1软件架构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31
5.2控制程序设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32
5.2.1周期性控制程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34
5.2.2实时性优化程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34
5.3软件调试与测试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36
系统性能分析与优化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36
6.1系统性能指标评价．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37
6.2性能优化策略．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39
6.2.1算法优化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40
6.2.2硬件优化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41
实验验证与分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43
7.1实验环境搭建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43
7.2实验过程记录．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44
7.3实验结果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
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