基于arm的倒立摆系统毕业设计

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1、摘要倒立摆控制问题公认为控制理论中典型的控制问题。在现实生活中，可以形象的看做是杂技顶杆表演，其物理机制与控制系统的稳定性密切相关，它深刻地揭示了自然界一种基本现象，即一个自然不稳定的被控对象，通过人的直觉的、定性的控制手段．就可以具有良好的稳定性[1]。倒立摆的控制问题的研究和实现不仅有其深刻的理论意义，还有重要的工程背景。因此，倒立摆能够为验证其控制策略和方法的可行性提供有效的装置，以检验控制律实现的有效性和实时性。它是一种广泛应用的物理模型，倒立摆控制理论产生的方法和技术将在半导体及精密仪器

2、加工、机器人技术、导弹拦截控制系统、航空器对接控制技术等方面具有广阔的开发利用前景。本文针对单级倒立摆系统(SimpleInvertedPendulumSystem)提出了基于ARM的控制方案，单级倒立摆及其载体的运动模型是一种复杂的非线性模型。本课题利用牛顿—欧拉法对直线一级倒立摆的小车和摆杆部分进行理论建模，并对直流电机及其驱动电路、红外线检测、限位开关等机械部分进行分析。我们将能量控制理论运用其中，倒立摆平衡控制部分应用PID算法实现。设计了一套具有较低复杂度和较短响应时间的控制系统，然后使

3、用matlab软件中的Simulink工具对得到的模型进行计算机仿真。最后在基于ARM2131完成了整个系统的设计和调试。最后对该平台的研究工作进行展望。关键词:倒立摆系统、能量反馈、ARM2131控制、直流电机、编码器ABSTRACTThecontrolproblemofinvertedpendulumisrecognizedthetypicalcontrolissuesinthecontroltheory.Inreallife,itcanbeseenastheimagethatAcrobati

4、csperformances,andthephysicalmechanismiscloselyrelatedtothestabilityofcontrolsystem,itprofoundlyrevealsabasicphenomenonofthenature,thatisanaturalinstabilityoftheobjectthroughTheintuitive,qualitativethatmeansofcontrolandthenitCanhavegoodstability.Thest

5、udyandrealizationofInvertedpendulumcontrolnotonlyhaveprofoundtheoreticalsignificancebutalsohaveimportantengineeringbackground.Therefore,theinvertedpendulumbeabletoprovideaneffectivedevicetovalidateitscontrolstrategyandthefeasibilityandtotesttheeffecti

6、venessofcontrollawandreal-time.Itisawidelyusedphysicalmodel.Thecontrolmethodsandtechniquesofinvertedpendulumwillhavebroadprospectsforthedevelopmentandutilizationinsemiconductorprocessingandprecisioninstruments,robottechnology,thecontrolsystemofinterce

7、ptmissiles,aircraftandotheraspectsofdockingcontroltechnology.ThistopicforSimpleInvertedPendulumSystemraisetheARM-basedcontrolscheme,simpleinvertedpendulumanditsvectorofmovementmodelisacomplexnon-linearmodel.Thissubjectobtainsthetheorymodelofthecarandt

8、heswinglinkpartofinvertedpendulumbyusingtheNewton-Eulermethod,andanalysistheservomotoranditsdrivecircuit,infrareddetection,limitswitchesandothermechanicalparts.itusePIDalgorithmandtheenergycontroltheory,invertedpendulumbalancecontrol,anddesign