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基于DSP的两轮式倒立摆自平衡控制系统

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张华宾 张培仁 李昊华 许波 杨天宝

中国科学技术大学自动化系,安徽合肥230027

测控技术
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国际标准刊号:ISSN 1000-8829
国内统一刊号:CN 11-1764

摘  要:

应用动力学理论的拉格朗日方程对两轮式倒立摆自平衡控制系统进行系统分析和数学建模,并基于状态反馈等控制理论对控制系统进行仿真,实现了基于DSP的软件控制,使系统在各种运动状态下保持平衡。两轮式自平衡控制系统已经初步实现自平衡,以及行走等功能。[著者文摘]

inverted pendulum;self-balance contol system;DSP;state space equation 自平衡控制系统是动力学理论和自动控制理论技术相结合的研究课题,可以理解成在计算机控制下,通过对系统各种状态参数的实时分析,使系统在水平方向或垂直方向的位移和角度的偏移量控制在允许的范围以内,从而使系统保持平衡。两轮式倒立摆自平衡控制系统,关键是解决系统在倒立状态下的自平衡问题,并且在自平衡的基础之上实现前进、后退、旋转等动作。两轮式倒立摆自平衡控制系统国外已经有所研究。但是其理论分析以及结构实现较为复杂,本研究所实现的倒立摆系统从以下进行了改进:首先,在理论分析上,应用动力学最普遍的拉格朗日方程代替繁琐的受力分析,建立系统的状态空间方程,在优化极点配置的基础上,利用状态反馈对系统进行控制。其次,在硬件实现上,采用电机驱动芯片A3952代替驱动电路,实现对电机的控制,从而使硬件系统得以简化,降低成本。1 系统结构......
Measurement & Control Technology

栏目信息:

控制系统

分 类 号:

TP273

文献标识码:

A

文章编号:

1000-8829(2007)11-0023-04

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[参考文献]

Two-Wheel Inverted Pendulum Self-Balance Control System Based on DSP

ZHANG Hua-bin, ZHANG Pei-ren, LI Hao-hua, XU Bo, YANG Tian-bao ( Department of Automation, University of Science and Technology of China, Hefei 230027, China)

Abstract:

By using dynamics theory and method, the mechanics principle of two wheel inverted pendulum system can be analysed and the mathematical model can be established. On the basis of automation control theory of state feedback, simulation has been done and the software control is realized with DSP, The two-wheel self-balance control system already has the ability to keep balance whenever still or running.[著者文摘]

Key words:

two-wheel inverted pendulum; self-balance contol system; DSP; state space equation

收稿日期: 2006-12-02

作者简介:

张华宾(1980-),男,硕士研究生,主要研究方向为模式识别与智能系统; 张培仁(1944-),男,教授,博士生导师,主要研究方向为嵌入式系统与控制网络、模式识别与智能系统。

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