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基于单片机控制的旋转倒立摆建模分析与系统设计  
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【英文篇名】 The modeling analysis and system design of rotational inverted pendulum based on single chip microcomputer control
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【作者】 曾宪阳; 杨红莉; 郁汉琪; 褚南峰;
【英文作者】 Zeng Xianyang; Yang Hongli; Yu Hanqi; Chu Nanfeng; Industry Center; Nanjing Institute of Technology; Department of Mathematics; Nanjing University; Department of Mathematics and Physics; School of Atmospheric Sciences;
【作者单位】 南京工程学院工业中心; 南京大学数学系; 南京工程学院数理部; 南京大学大气科学学院;
【文献出处】 电子技术应用 , Application of Electronic Technique, 编辑部邮箱 2016年 09期  
期刊荣誉：ASPT来源刊  中国期刊方阵  CJFD收录刊
【中文关键词】 旋转倒立摆; Lagrange; 数学模型; 卡尔曼滤波; PID调节;
【英文关键词】 rotational inverted pendulum; Lagrange; mathematical model; Kalman filter; PID control;
【摘要】 旋转倒立摆结构简单,但控制系统较为复杂。介绍了旋转倒立摆的结构原理,运用分析力学中的Lagrange方程建立了旋转倒立摆的线性数学模型,推导出其公式及较为准确的状态方程描述,分析了旋转倒立摆的不稳定性和可控性。设计了控制系统硬件电路及软件程序编写,对系统整个控制过程进行了数据采集、图形展示,分析了摆杆从自然下垂到摆起180°实现倒立的整个过程。系统采用离散PID调节算法进行控制,保证了系统的稳定性,融入卡尔曼滤波算法滤除可能出现的干扰信号,保证了数据的准确性。
【英文摘要】 Structure of rotational inverted pendulum is simple, but the control system is more complicated. This paper introduces the structure of rotational inverted pendulum, Lagrange equation in analytical mechanics linear mathematical model of rotational in-verted pendulum is established, the formula and a more accurate equation of state description are deduced, and the instability and controllability of rotational inverted pendulum are analyzed. The control system hardware circuit and software programming are de-...
【基金】 南京工程学院青年基金重点项目(QKJA201404);南京工程学院创新基金重大项目(CKJA201410); 南京工程学院2014年校级教学改革项目(JG201440)
【更新日期】 2016-09-26
【分类号】 TP13
【正文快照】 0引言倒立摆是一种研究控制理论的理想平台,其结构简单、成本低,是一个典型的多变量、快速、非线性和自然不稳定系统。旋转倒立摆在外力的作用下,从一个稳定的平衡状态自动转移到另一个平衡状态的过程中,既要求起摆迅速,又要求在到达新的平衡点时能快速进行稳摆控制[1-4]。图1?

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