倒立摆系统的摆动控制

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1、河南理工大学毕业设计（论文）任务书专业班级自动化11-03班学生姓名胡长坤一、题目倒立摆系统的摆动控制二、起止日期年月日至年月日三、主要任务与要求设计并制作一套简易旋转倒立摆及其控制装置。（1）摆杆从出于自然下垂状态开始，控制旋转臂作往复旋转运动，尽快使摆杆倒立，保持倒立状态时间不少于10s；（2）在摆杆保持倒立状态下，施加干扰后摆杆能继续保持倒立或2s内恢复倒立状态；（3）在摆杆保持倒立状态的前提下，旋转臂作圆周运动，并尽快使单方向转过的角度达到或超过360度。指导教师职称学院领导签字（盖章）年月日5河南理工大学毕业设计（论文）评阅人

2、评语题目评阅人职称工作单位年月日5河南理工大学毕业设计（论文）评定书题目指导教师职称年月日5河南理工大学毕业设计（论文）答辩许可证答辩前向毕业设计答辩委员会（小组）提交了如下资料：1、设计（论文）说明共页2、图纸共张3、指导教师意见共页4、评阅人意见共页经审查，专业班同学所提交的毕业设计（论文），符合学校本科生毕业设计（论文）的相关规定，达到毕业设计（论文）任务书的要求，根据学校教学管理的有关规定，同意参加毕业设计（论文）答辩。指导教师签字（盖章）年月日根据审查，准予参加答辩。答辩委员会主席（组长）签字（盖章）年月日5河南理工大学毕业设

3、计（论文）答辩委员会（小组）决议学院专业班同学的毕业设计（论文）于年月日进行了答辩。根据学生所提供的毕业设计（论文）材料、指导教师和评阅人意见以及在答辩过程中学生回答问题的情况，毕业设计（论文）答辩委员会（小组）做出如下决议。一、毕业设计（论文）的总评语二、毕业设计（论文）的总评成绩：三、答辩组组长签名：答辩组成员签名：答辩委员会主席：签字（盖章）年月日5河南理工大学毕业设计（论文）说明书摘要倒立摆系统是一种多变量、高阶次、强耦合非线性的自然恒不稳定系统，控制比较复杂，但它能较好地体现出系统稳定性、可控性和抗干扰能力，因此应用非常广泛，

4、例如航天领域里的火箭空中姿态调整、卫星太空中飞行姿态控制，机器人领域里机器人的自身平衡，另外智能平衡小车、工业控制、军工等领域各类复杂的控制系统，往往也都是利用倒立摆的控制方法来实现。倒立摆已经成为测试控制理论是否有效的试金石，也是产生新的控制方法的基础平台。本设计利用32位低功耗嵌入式芯片STM32作为主控制器、以增量PID和惯性起摆为控制算法的解决思路。通过连续多次采样角度传感器WDD35D4，STM32将获取的数值进行增量PID计算并产生PWM信号，使TB6560能够快速、平滑地驱动伺服电机，实现摆杆进入稳定的倒立状态。实践表明，

5、该倒立摆稳定、可靠、运行平滑、抗干扰能力强，具有低成本、低功耗等优点。【关键词】旋转倒立摆;WDD35D4;STM32;PID;惯性起摆;TB6560;连续采样;II河南理工大学毕业设计（论文）说明书AbstractInvertedpendulumsystemisamultivariable,nonlinearandstrongcouplingnonlinearnaturalconstantunstablesystem,controlismorecomplex,butitcanbetterreflectthesystemstabilit

6、y,controllabilityandanti-interferenceability.Therefore,theapplicationofInvertedpendulumsystemisveryextensive,suchasinthefieldofaerospacerocketflightattitudeadjustment,satelliteinspaceflightattitudecontrol,inthefieldofrobotself-balance,alsoallkindsofcomplicatedcontrolsyst

7、emforintelligentascarbalance,industrialcontrol,militaryandotherfields,areoftenusetheinvertedpendulumcontrolmethodtorealize.Invertedpendulumcontroltheoryhasbecomeatouchstonetotestwhethereffective,foundationplatformisanewcontrolmethodofproduction.Thisdesignuses32bitlowpowe

8、rembeddedchipSTM32asthemaincontroller,withtheincrementalPIDandinertialpendulumasthecontrolalgorithmtoso