自制球杆系统课程设计

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1、北京石油化工学院•信息工程学院控制系统综合设计自制球杆控制系统综合课程设计：自制球杆控制系统院（系、部）：信息工程学院姓名：学号：年级：三年级专业：测控技术与仪器任课教师：北京石油化工学院•信息工程学院控制系统综合设计自制球杆控制系统摘要：球杆系统是控制理论研究中最为著名的实验设备之一,许多学者在控制理论中的研究都通过球杆系统进行验证。球杆系统受到如此广泛的应用,是因为它有一些很重要的性质,例如其非线性特性、开环不稳定特性等,许多经典的或者现代的设计方法都可以应用到球杆系统中,它成为检验控制理论的理想的实验装置。对球杆系统进行

2、控制的方法多种多样,本文的目的就是设计一种PID控制器,对球杆系统进行控制。本次课程设计以实验室现有的典型球杆控制装置为原型平台，设计开发一套相应的典型球杆控制系统装置。我们的单片机选用arduino328，传感器选用自制红外传感器，电机选用SG5010。根据左右两侧红外线传感器（不同距离的障碍物反射回来的红外线强弱不同得到的电压值不同）测得小球实际位置后传给单片机，单片机控制电机转动从而带动球杆上下运动，改变小球位置，减小误差使小球逐渐稳定于指定位置。在此次课程设计中我们以自制球杆系统为研究对象，建立它的系统模型，采用时域和

3、频域设计方法，设计PID或其他控制器，完成它的调试和控制。关键字：自制球杆系统、红外线传感器、线性化、系统建模、PID控制、Arduino328Abstract:Theballandbeamsystemisoneofthemostfamoustheoreticalresearchlaboratoryequipment,researchincontroltheory,manyscholarsareverifiedbytheclubsystem.Cuesystemsaresowidelyused,becauseithassomev

4、eryimportantproperties,suchasitsnon-linearcharacteristics,theopen-loopunstablecharacteristics,manyclassicormoderndesignmethodscanbeappliedtotheclubsystem,itanidealexperimentaldeviceinspectionandcontroltheory.Methodforcontrollingavarietyofclubsystem,thepurposeofthisp

5、aperistodesignaPIDcontrollertocontrolthesystemfortheclub.wechoosearduino328single-chipcomputer,sensorchooseshomemadeinfraredsensor,motorselectionofSG5010steeringgear.Infraredsensors(differentdistancebarriersreflectedinfraredweakvoltagevalueofdifferent)measuredballaf

6、tertheactualpositiontothesingle-chipmicrocomputer,singlechipmicrocomputercontrolmotorrotationtodrivetheclubmovesupanddown,changetheballposition,graduallyreducethestableerrorballinthespecifiedlocation.Inthecoursedesignwithourhomemadecuesystemastheresearchobject,itssy

7、stemmodelissetup,usingtimedomainandfrequencydomaindesignmethod,designPIDorothercontrollers,tocompleteitscommissioningandcontrol.Keywords:Homemadesystem、Infraredsensor、linearization、Systemmodeling、PIDcontrol、Arduino328北京石油化工学院•信息工程学院控制系统综合设计自制球杆控制系统目录引言--------------

8、----------------------------------------------------------------------------------------2一、整体方案设计1.1需求分析----------------------------------