倒立摆报告
简易旋转倒立摆及控制装置
摘要
倒立摆系统是非线性、强耦合、多变量和自然不稳定的系统。本设计采用普通直流减速电机制作了一个简易旋转倒立摆控制系统，用WDD35D电位器采集摆杆摆动过程中的角度数据，反馈给微控制器stm32，由微控制器经PID控制算法处理后输出PWM波（脉冲），驱动直流减速电机正反转，从而带动摆杆摆动。系统主要由摆架框架、传感器部分、主控板、直流减速电机及驱动四个部分组成。本设计基本能实现倒立并且倒立时间不低于10S，并且具有一定的抗干扰能力。
关键词：直流减速电机，stm32，WDD35D电位器，PID控制算法
1 系统方案
1.1 设计任务
设计并制作一套简易旋转倒立摆及其控制装置。旋转倒立摆的结构如图1所示。电动机A固定在支架B上，通过转轴F驱动旋转臂C旋转。摆杆E通过转轴D固定在旋转臂C的一段，当旋转臂C在电动机A驱动下作往复旋转运动时，带动摆杆E在垂直于旋转臂C的平面作自由旋转。
图1 旋转倒立摆结构示意图
1.2 设计要求
定义摆杆自由下垂状态时的摆动角为0°。
外力拉起摆杆至接近180°位置，外力撤除同时，启动控制旋转臂使摆杆保持倒立状态时间不少于10s；期间旋转臂的动角度不大于90°，越小越好。
1.3实现方法
本题要求设计并制作一个简易旋转倒立摆及控制系统，在摆臂在倒立的时候，
