基于LabVIEW的直线倒立摆控制实验平台设计.pdf

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1、基于LabVlEW的直线倒立摆控制实验平台设计DesignofLinearInvertedPendulumControlExperimentalPlatformBasedonLabVIEW2011年4月合肥工业大学本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学硕士学位论文质量要求。答辩委员会签名：(工作单位、职称)主席：方谛彳隧娄夜大孝袁援委员：导师：翻W杆等徽梳以《压孑乏易刍又饨≯彬太雩畸彳唧0譬，∑弋聊蓬—————————————————————————————————————一一独创性声明本人声

2、明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得金g曼王些态堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签字：关更宇签字日期：却f年年月加日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解金目墨至些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅

3、或借阅。本人授权金目巴王些太堂可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文者签名：昊囊宇签字日期：纠f年牟月石Et学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：导师签名：ti砍签字日期：弘f，年中月阳日电话：基于LabVIEW的直线倒立摆控制实验平台设计摘要在自动控制教学中，希望能有一个典型的控制实验平台来验证书本中的知识。倒立摆系统是非线形、强耦合、多变量和自然不稳定的系统。常用来作为自动控制理

4、论的教学、实验和科研中的典型被控对象，构建一个实验平台。LabVIEW是一种功能强大的图形化语言，能够方便的与外部硬件连接，实现实时控制。LabVIEW可将代码生成可执行文件，脱离LabVIEW环境运行。如今LabVIEW已成为编写控制与测试图形化系统的标准设计平台。本文采用LabVIEW作为开发语言，设计了直线倒立摆控制实验平台。本文以NI硬件为基础，开发了直线倒立摆控制实验平台，并成功的将实验平台的软件移植到固高倒立摆实验系统上。本文主要工作如下：1)分析和建立直线倒立摆的数学模型，使用NI(美国国家仪

5、器)公司的运动控制卡PXl7344和嵌入式控制器PXl8196为硬件，设计了的倒立摆实验平台并介绍了工作原理。2)使用LabVIEW完成了Windows下的倒立摆仿真及实时控制实验平台的设计。该平台提供了多个实验，每个实验都可分别进行仿真和实时实验，操作方便，界面友好。本文中仅以模糊控制为例介绍平台功能。本实验平台的一大特色是使用了虚拟现实技术建立了倒立摆三维模型，能将仿真运动过程通过倒立摆三维动画形象的展示给用户。3)由于倒立摆控制系统本身具有的复杂性和对实时性的高要求而Windows是非实时系统，在分析

6、了上文实时控制实验的缺点和LabVIEWReal．Time模块的特点后，选用该模块开发可部署到实时终端上的倒立摆控制程序，解决了实时性问题。本文总结了LabVIEW开发双机型实时控制程序的一般模式，概括了安装实时系统的步骤。文中对LabVIEWReal．Time模块的研究，可应用到对三级以上倒立摆控制并可推广到其他设备实时控制的开发，有一定的实用价值。4)将以NI硬件为基础的实时控制平台移植到固高倒立摆硬件上。本文在LabVIEW下调用固高运动控制卡的驱动函数，实现了LabVIEW对非NI产品的控制，并重写

7、了原平台实时控制程序，完成了实验平台的二次开发。关键词：LabVIEW，实时模块，直线倒立摆，模糊控制，三维仿真DesignofLinearInvertedPendulumControlExperimentalPlatformBasedonLabVIEWAbstractInautomaticcontrolteaching，studentshopetohaveatypicalcontrolexperimentplatformtovalidatetheknowledgeofbooks．AnInvertedpen

8、dulumisanon．1inear,stronglycoupled，multivariableandunstablesystem．Itcanbeusedasatypicalcontrolledobjecttobuildaplatformofteaching，experimentsandresearch．TheLabVIEWisapowerfulgraphicalprogramminglanguage；itcan