简易旋转倒立摆及控制装置的设计

• 作者: 徐泽远
• 来源期刊: 安徽农业科学
• 学科: 农学
• 关键词: 旋转倒立摆 角度编码器 最优控制策略LQR
• 年，卷（期）: 2014,（26）
• 所属期刊栏目: 农业工程·农业机械
• 页码范围: 9216-9217,9254
• 页数: 3页
• 分类号: S220.2
• 字数: 1646字
• 语种: 中文

摘要

[目的]设计并制作一套简易旋转倒立摆及其控制装置.[方法]采用9S12XE单片机作为简易旋转倒立摆及控制装置的监测和控制系统的核心,采用L298驱动直流电机作为动力.通过编码器及最优控制策略LQR在平衡点附近给出系统的线性化模型,对系统的稳定性、能控性进行调试.[结果]应用Lagrange方程对试验采用的单级旋转倒立摆系统进行建模,获得了旋臂长度(r)、水平和竖直方向的角位移(Q)、摆杆质心与铰链距离(L)4者的最佳平衡点与动态方程;优化LQR控制器获得最优状态反馈增益矩阵;进行计算机编程,应用9s12XE单片机控制,并执行试验;结果表明旋转臂的转动频率趋近于摆杆的转周期则摆杆能到达正负155度以上,能很快地完成设计要求的基本动作,并且能迅速进入PID控制器调控范围,完成坚立状态.[结论]经误差分析表明该装置的稳定性良好,误差范围可控制在正负15度之内;调试结果证明,已实现了倒立摆的平衡控制.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	徐泽远	东北林业大学机电工程学院	2	1	1.0	1.0