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2014年26期
簡易旋轉倒立擺及控制裝置的設計
| 作 者 | 徐澤遠 |
| 第一作者 | 徐澤遠 |
| 作者單位 | 東北林業大學機電工程學院，黑龍江哈爾濱 |
| 卷 號 | 42 |
| 發表年份 | 2014 |
| 發表刊期 | 26 |
| 發表頁面 | 9216-9217，9254 |
| 關 鍵 字 | 旋轉倒立擺；角度編碼器；最優控制策略LQR |
| 摘 要 |
［目的］設計并制作一套簡易旋轉倒立擺及其控制裝置。［方法］采用9S12XE單片機作為簡易旋轉倒立擺及控制裝置的監測和控制系統的核心，采用L298驅動直流電機作為動力。通過編碼器及最優控制策略LQR在平衡點附近給出系統的線性化模型，對系統的穩定性、能控性進行調試。［結果］應用Lagrange方程對試驗采用的單級旋轉倒立擺系統進行建模，獲得了旋臂長度（r）、水平和豎直方向的角位移（Q）、擺桿質心與鉸鏈距離（L）4者的最佳平衡點與動態方程；優化LQR控制器獲得最優狀態反饋增益矩陣；進行計算機編程，應用9s12XE單片機控制，并執行試驗；結果表明旋轉臂的轉動頻率趨近于擺桿的轉周期則擺桿能到達正負155度以上，能很快地完成設計要求的基本動作，并且能迅速進入PID控制器調控范圍，完成堅立狀態。［結論］經誤差分析表明該裝置的穩定性良好，誤差范圍可控制在正負15度之內；調試結果證明，已實現了倒立擺的平衡控制。 |
| 附 件 |
簡易旋轉倒立擺及控制裝置的設計
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