基于單片機(jī)的倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn).pdf

1、倒立擺是一個具有多變量、高階、非線性、強(qiáng)耦合等系統(tǒng)特性的本征不穩(wěn)定系統(tǒng)，是高校自動控制類專業(yè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行驗(yàn)證性、設(shè)計性、綜合性和研究創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計和科學(xué)研究的理想實(shí)驗(yàn)設(shè)備，因此，進(jìn)行倒立擺控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究，對提高高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平，拓展實(shí)驗(yàn)研究領(lǐng)域，具有十分重要的意義。 本論文的主要目標(biāo)是研究和設(shè)計更具有小型化、模塊化和多功能組合的環(huán)型倒立擺控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)現(xiàn)并通過多種方式的模擬／數(shù)字控制器組成的計算機(jī)控制系統(tǒng)

2、，來控制環(huán)型倒立擺的平衡，完成各種典型控制算法驗(yàn)證和先進(jìn)控制算法的研究與驗(yàn)證。論文中用到經(jīng)典控制理論、線性控制理論和模糊控制理論。 本論文首先闡述了倒立擺穩(wěn)定控制的意義、研究發(fā)展過程和現(xiàn)狀，設(shè)計了倒立擺控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)，并根據(jù)倒立擺控制性能的要求，對倒立擺控制系統(tǒng)的各單元電路進(jìn)行了分析和設(shè)計，包括：角位移一電信號轉(zhuǎn)換電路、倒立擺狀態(tài)觀測器電路、模擬控制器電路、基于MCS-51單片機(jī)數(shù)字控制器電路和倒立擺PWM功放電路，并對控制系

3、統(tǒng)的優(yōu)化方案進(jìn)行了討論，完成基于MCS-5l單片機(jī)的數(shù)字控制器的控制系統(tǒng)的硬件電路和軟件的聯(lián)機(jī)調(diào)試。 論文中以環(huán)型一級、二級倒立擺系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模為基礎(chǔ)，利用MATLAB對倒立擺的運(yùn)動特性進(jìn)行了仿真，并對倒立擺系統(tǒng)的穩(wěn)定控制策略進(jìn)行了多方位的研究，完成大量的仿真研究工作，得出各種控制策略的控制效果和結(jié)論。 最后，對本論文進(jìn)行了總結(jié)，對下一步要進(jìn)行的工作提出了自己的設(shè)想。 本論文的完成，以完善高?？刂祁愊嚓P(guān)專