简易旋转倒立摆及控制装置电子设计

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1、2013年全国大学生电子设计竞赛简易旋转倒立摆及控制装置（C题）【本科组】2013年9月7日II简易旋转倒立摆及控制装置（C题）摘要本设计根据选题要求搭建制作一台简易平面圆周倒立摆控制装置，系统基本功能要实现：摆杆的正负60°以上大角度摆动、摆杆圆周运动以及摆杆倒立自平衡等功能。基于这些要求，经过队员讨论并依据现有条件，决定分别采用双向编码器和陀螺仪-加速度计模块来分别测量旋转臂转角和摆杆摆角，使用直流减速电机控制旋转臂动作，以此搭建系统硬件结构。控制方案采用两个PID控制器分别控制旋转臂转角和摆杆摆角，通过对PID参数的整定来实现对摆杆姿态的控制。另外，为

2、了系统调试方便，还设计了液晶显示+键盘的辅助调试模块，借助该模块可实现实时显示摆杆摆角及摆臂旋转角度，PID参数修订，摆杆动作切换等附加功能。关键字：旋转倒立摆PID控制陀螺仪-加速度计II目录1系统方案11.1任务及要求......................................................................................................11.2系统结构.............................................................

3、.............................................21.3方案比较与选择..............................................................................................22系统理论分析与计算.................................................................................................42.1电机选型................

4、..........................................................................................42.2摆杆状态检测..................................................................................................42.3驱动与控制算法.........................................................................

5、.....................53电路与程序设计.........................................................................................................63.1电路设计...........................................................................................................73.1.1系统总体框图....................

6、....................................................................73.1.2电动机驱动模块子系统电路原理图....................................................83.1.3电源模块电路原理图............................................................................83.2程序设计..........................................

7、.................................................................93.2.1程序功能描述与设计思路....................................................................93.2.2程序流程图............................................................................................94系统测试.......................

8、..........................