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1、基于stm32的旋转倒立摆2017年全国大学生电子设计竞赛陕西赛区设计报告封面作品编号：（由组委会填写）…&……………&……………剪切线……………&……………&…作品编号：（由组委会填写）参赛队编号（参赛学校填写）学校编号组（队）编号选题编号021802说明1.为保证本次竞赛评选的公平、公正，将对竞赛设计报告采用二次编码；2.本页作为竞赛设计报告的封面和设计报告一同装订；3.“作品编号”由组委会统一编制，参赛学校请勿填写；4.“参赛队编号”由参赛学校编写，其中“学校编号”应按照巡视员提供的组基于stm32的旋转倒立摆委会印制编号填写，“组（队）编号”由参赛学校根据本校参赛
2、队数按顺序编排，“选题编号”由参赛队员根据所选试题编号填写，例如：“0105B”或“3367F”。5.本页允许各参赛学校复印。基于stm32的风力摆控制系统的设计与实现摘要本系统采用STM32F103开发板作为控制中心，与万向节、摆杆、空心杯电机、激光头、反馈装置一起构成摆杆运动状态与风机速度分配的双闭环调速系统。单片机输出可变的PWM波给电机调速器，控制4个方向上风机的风速，从而产生大小不同的力。利用加速度计模块MPU6050，准确测出摆杆移动的位置与中心点位置之间的关系，采样后反馈给单片机，使风机及时矫正，防止脱离运动轨迹。控制方式采用PID算法，比例环节进行快速响应
3、，积分环节实现无静差，微分环节减小超调，加快动态响应。从而使该系统具有良好的性能，能很好地实现自由摆运动、快速制动静止、画圆、指定方向偏移，具有很好地稳定性。关键词：STM32F103；空心杯电机；MPU6050；PIDAbstractThissystemadoptstheSTM32F103Vdevelopmentboardasthecontrolcenter,andtheuniversaljoint,swingingrod,dcfan(brushlessmotor+blades),laser,feedbackdevicetogetherformtheswingingro
4、dmotionstateandfanspeeddistributionofthedoubleclosedloopspeedregulationsystem.MCUoutputvariablePWMwavestothemotorspeed,controlfourdirectionswindspeedofthefan,toproducedifferentsize.UsingaccelerometermoduleMPU6050,accuratelymeasurethepositionofswingingrodmobileandcenterposition,therelation
5、shipbetweenthesamplingafterfeedbacktothesinglechipmicrocomputer,thefantimelycorrection,preventfromthetrajectory.Usethecompassmodulejudgingdirection,deviationcontrolsystemtoaspecifieddirection.UsingPID基于stm32的旋转倒立摆algorithmcontrolmethod,proportionlinkforquickresponse,integralelementtoreali
6、zeastatic,differentiallinkdecreaseovershoot,speedupthedynamicresponse.Sothatthesystemhasgoodperformance,whichcanwellrealizethependulummovement,fastbrakestatic,circle,specifythedirectiondeviation,hasagoodstability.Keywords：STM32F103；Hollowcupmotor；MPU6050；PID1引言 风力摆控制系统是自动控制理论的重要研究平台，可对应于
7、人工智能控制技术，因此对它的研究具有重大的实践意义和价值。目前对风力摆的研究主要分为系统力学分析及建模，控制算法及仿真，而对实现手段少有研究。文章讨论了以STM32为核心的风力摆控制器的设计与实现，它实现了经典双回路PID控制算法对风力摆的控制策略。2方案设计与论证2.1系统基本方案2.1.1控制方案设计为了实现题目要求我们采用STM32F103单片机做为基于stm32的旋转倒立摆主控芯片，用加速度计陀螺仪模块MPU6050来计算角度和风机状态，用直流风机带动摆杆运动。当MPU6050检测到摆杆的角度时，可根据三角函数公式计算
