基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)二級(jí)倒立擺的控制.pdf

1、倒立擺裝置被公認(rèn)為自動(dòng)控制理論中的典型試驗(yàn)設(shè)備,是控制理論教學(xué)和科研中不可多得的典型物理模型.通過(guò)對(duì)它的研究不僅可以解決控制中的理論問(wèn)題,還能將控制理論設(shè)計(jì)的三個(gè)主要基礎(chǔ)學(xué)科:力學(xué)、數(shù)學(xué)和電學(xué)(包含計(jì)算機(jī))進(jìn)行有機(jī)的綜合應(yīng)用,在多種控制理論與方法的研究和應(yīng)用中,特別是工程實(shí)踐中,存在一種可行性的試驗(yàn)問(wèn)題,將其理論和方法得到有效的經(jīng)驗(yàn),倒立擺可為此提供一個(gè)從控制理論通往實(shí)踐的橋梁.倒立擺本身是一個(gè)自然不穩(wěn)定體,在控制過(guò)程中能有效地反映控制

2、中的許多問(wèn)題.倒立擺的典型性在于:作為一個(gè)裝置,其成本低廉,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,便于模擬,數(shù)字實(shí)現(xiàn)不同方式控制;作為被控對(duì)象,又相當(dāng)復(fù)雜,是高階次、不穩(wěn)定、非線(xiàn)性、強(qiáng)耦合系統(tǒng),只有采取行之有效的控制方法方能使之穩(wěn)定.本文首先利用牛頓第二定律及相關(guān)的動(dòng)力學(xué)原理建立二級(jí)倒立擺的數(shù)學(xué)模型,對(duì)小車(chē)和擺分別進(jìn)行受力分析,并采用等效小車(chē)的概念進(jìn)行線(xiàn)性化處理,并運(yùn)用線(xiàn)性系統(tǒng)理論分析了這個(gè)系統(tǒng)的能控性,提出了應(yīng)用狀態(tài)反饋理論,通過(guò)極點(diǎn)配置實(shí)現(xiàn)對(duì)倒立擺的控制.接著