單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究.pdf

1、作為一個自然不穩(wěn)定系統(tǒng)，倒立擺一直被用作實時控制系統(tǒng)實驗的控制設備。通過對它的研究不僅可以解決控制中的理論問題，還能將控制理論涉及的三個主要基礎學科：力學、數(shù)學和電學(包含計算機)進行有機的綜合應用。此外，在近代機械控制系統(tǒng)中，如航空航天上直升飛機、火箭發(fā)射、衛(wèi)星發(fā)射及生活中的做體操、花樣滑冰、單輪騎車等等，都存在類似于倒立擺的穩(wěn)定控制問題。因此實現(xiàn)倒立擺系統(tǒng)穩(wěn)定控制的研究對實際工程和現(xiàn)實生活有非常重要的意義。 本文首先對倒立擺

2、的背景和研究現(xiàn)狀作了總體介紹，簡要的闡述了常見的控制算法。利用牛頓第二定律及相關的動力學原理建立二級倒立擺的數(shù)學模型，對小車和擺分別進行受力分析，并采用等效小車的概念進行線性化處理，并運用線性系統(tǒng)理論分析了這個系統(tǒng)的能控性，提出了應用狀態(tài)反饋理論，通過極點配置實現(xiàn)對倒立擺的控制。 在此基礎上建立了一個基于單片機系統(tǒng)實現(xiàn)對倒立擺的穩(wěn)定控制。這個單片機系統(tǒng)包括反饋通道、控制通道、和單片機控制三部分。接著介紹了這個系統(tǒng)的軟件設計思路和