一阶圆周倒立摆学习套件

 工作原理：

通过对一阶旋转倒立摆系统原理的分析，选用STM32（或Arduino）作为控制器，直流电机作为执行器，电位器式角度传感器作为反馈环节，采用 PID 控制算法设计实现了一阶旋转倒立摆控制系统。实验结果表明该系统在稳定的基础上具有较强的鲁棒性，验证了 PID 控制算法在一阶旋转倒立摆系统中应用的可行性和有效性。

 

直流电机作为唯一的动力装置，与旋臂保持刚性连接，带动旋臂在水平面内旋转，旋臂的一端通过转轴(本系统选用电位器角度传感器)与摆杆连接，摆杆可做垂直于旋臂的圆周运动。在自然状态下，摆杆为竖直下垂状态。倒立摆控制的目的是通过控制直流电动机的运动状态，使摆杆保持倒立状态。

系统工作原理如下：摆杆摆动时，角度传感器检测摆杆的角度，根据角度传感器的输出特性，其输出电压经 A/D 转换器转换成电压数字量，该数字量与期望的值进行比较产生偏差，通过单片机对该偏差进行处理，即 PID 控制运算，根据运算结果产生控制信号控制电机和旋臂的转动，使摆杆的角度与期望的角度更接近。