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《c题 简易旋转倒立及控制装置摆报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、简易旋转倒立摆及控制装置设计报告摘要本设计采用STM32F103VET6单片机单片机控制直流电机，通过IO口输出脉冲信号作为直流电机的控制信号，以L298N作为电机驱动芯片，直流电机控制旋转臂转动，再以高精度的角度传感器WDD35D和电机驱动电路为核心，构成旋转倒立摆的整体系统。旋转倒立摆是一个很典型的物理模型，摆杆通过电机的旋转而获得动能，若电机能适时的调整摆动时间、角度与速度，摆杆即可按照要求保持其相应状态。单片机通过角度传感器WDD35D反馈的信号改变直流电机的运行状态，从而对旋转臂的摆动进行控制
2、，摆杆摆动时，采用PID算法处理误差，不断调整电机转角，消除原有误差，调整摆杆状态，以达到题目的要求。关键词STM32F103VET6单片机WDD35DL298N直流电机AbstractThedesignusesSTM32F103VET6microcontrollertocontroltheDCmotor,throughtheIOportoutputpulsesignalwithtimeasthecontrolsignalofDCmotor,usingL298Nasamotordriver,motorc
3、ontrolrotatingarmrotatingDC,usinghigh-precisionanglesensorWDD35Dandmotordrivecircuitasthecore,constitutethewholesystemofrotaryinvertedpendulum.Rotationalinvertedpendulumisatypicalphysicalmodel,thependulumrodandobtainkineticenergythroughtherotationofthemo
4、tor,themotorcanbeadjustediftheswingtime,angleandspeed,theswingrodcanbeinaccordancewiththerequirementsofmaintainingitscorrespondingstate.SCMchangetherunningstateofDCmotorbythesignalanglesensorWDD35Dfeedbackcontrol,toswingontherotatingarm,swingrods,theproc
5、essingerrorPIDalgorithm,weadjustthemotorrotation,theeliminationoftheoriginalerror,adjusttheswingstate,tomeettherequirements.KeyWordsSTM32F103VET6microcontrollerWDD35DL298NDCmotor一、0一、系统方案（一）系统结构系统以STM32F103VET6单片机为核心，以精密电位器为信号反馈系统，通过处理传感器采集信号，控制输入给电机驱动的P
6、WM波控制电机状态，具体系统结构如下图1-1所示。图1-1（二）方案比较与选择1）角度检测模块方案一：使用普通电位器作为角度传感器，通过摆杆在转动时使电位器改变，由于不同角度输出的电阻值不同，通过AD采样电阻两端电压，从而可以从电压值来判断角度。方案二：采用高精度传感器WDD35D，如右图1-1，WDD35D传感器是一个采用高精度导电塑料角位移传感器实时监测摆杆和平板角度，通过A/D采样反馈给单片机，传感器使用方便，具有机械寿命长，分辨率高，转动顺滑，动态噪声小的优良性能。图1-1方案三：采用陀螺仪，陀
7、螺仪是一种用来传感与维持方向的装置，可测量出三维的加速度。它具有重量轻，低成本，高可靠性，低功耗，大量程，易于数字化，智能化等优点。方案比较：对于方案一，普通的电位器线性的性能较差，对于输出的角度精度不够，误差太大，无法满足条件。对于方案三，陀螺仪在运用方面不是很容易控制。对于方案二，采用高精度WDD35D导电塑料角位移传感器实时监测摆杆和平板角度，通过A/D采样反馈给单片机，精度高，控制方便。综合上述及考虑题目要求，选择方案二。2）控制模块方案一：采用ATMEL公司的AT89S51。51单片机价格便宜
8、，应用广泛，但是功能单一，如果系统需要增加语音播报功能，还需外接语音芯片，实现较为复杂；另外51单片机需要仿真器来实现软硬件调试，较为烦琐。方案二：采用STM326单片机作为控制器的方案。该单片机I/O资源丰富，并集成了语音功能。芯片内置JTAG电路，可在线仿真调试，大大简化了系统开发调试的复杂度。方案三：采用MSP430作为控制器，该单片机处理能力强，运算速度快，超低耗能，片内资源丰富，方便高效的开发环境等功能特点。综上所述，我们选择方案
