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1、河南科技大学毕业设计（论文）运动倒立摆实验系统硬件设计摘要倒立摆系统是非线性、强耦合、多变量和自然不稳定的系统，是机器人技术、控制理论、计算机控制等多个领域、多种技术的有机结合。在控制过程中，它能有效地反映诸如可镇定性、鲁棒性、随动性以及跟踪等许多控制中的关键问题，是检验各种控制理论的理想模型。控制器的设计是倒立摆系统的核心内容。目前典型的控制器设计理论有PID控制、根轨迹以及频率响应法、状态空间法、最优控制理论等。本文主要介绍了运动倒立摆实验系统的硬件设计方案。此方案采用ATmega328P作为核心控制器，在此基础上增加了
2、各种接口电路板组成整个硬件系统，包括单片机最小系统，姿态检测模块，直流驱动电机控制模块，电源管理模块，测速编码模块，串口调试等模块。本文先基本阐述了系统方案原理，再分别就各模块工作原理进行详细的介绍与分析，最终完成车模的制作和电路原理图以及PCB板的绘制。最后根据调试情况对整个系统做了修改，基本达到设计要求。关键词：倒立摆，模块设计，Arduino，传感器26河南科技大学毕业设计（论文）SPORTSINWERTEDPENDULUMSYSTEMHARDWAREDESIGNABSTRACTInvertedpendulumsyst
3、emisnon-linear,strongcoupling,multivariableandnaturalunstablesystem,robotics,controltheory,computercontrolandotherfields,thecombinationofavarietyoftechnologies.Inthecontrolprocess,asitcaneffectivelyreflectthecalm,robustness,withthedynamicnature,andtrackingcontrolin
4、manyofthekeyissuesistotestavarietyofcontroltheory,theidealmodel.Controllerdesignisthecorecontentoftheinvertedpendulumsystem.TypicalcurrentcontrollerdesigntheoryPIDcontrol,rootlocusandfrequencyresponsemethod,thestatespacemethod,optimalcontroltheory.Thispaperdescribe
5、sthecontrolsystemhardwaredesignofthewheelbalancedcar.ThisprogramusesATmega328asthecorecontroller,baseonthisincreaseofvariousinterfacecircuitboardtobuildingthehardwaresystem.Peripheralcircuitsincludingthesmallestsingle-chipsystem,thegesturedetectionmodule,theDCdrive
6、motorcontrolmodule,powermanagementmodule,velocityencodingmoduleandserialdebuggingmodule.Thisarticlefirstdescribestheprincipleofthesystemprogram，thendescribedindetaileachmodulehowtoworkingout,thefinalcompletionofcarmodelsproducedandcircuitschematicsandthePCBdrawing.
7、Intheend,accordingtodebugthesituationonthewholesystemchanges,thehardwaresystembasicallyreachedthedesignrequirements.KEYWORDS：Invertedpendulum,modulardesign,arduino,sensor26河南科技大学毕业设计（论文）目录前言1第1章绪论2§1.1设计的依据与意义2§1.2国内外同类设计的概况综述3§1.3设计要求与内容4第2章总体硬件方案设计5§2.1总体分析5§2.2总
8、体方案设计5§2.3方案框图6第3章单元模块硬件设计8§3.1姿态检测模块8§3.1.1芯片MPU6050应用介绍8§3.1.2MPU6050信号输出和引脚描述9§3.1.3MPU6050系统结构图10§3.1.4I2C总线应用介绍10§3.1.5姿态检测模块原理图12§3.2单片机控制单
