电赛旋转倒立摆是一种具有多种功能的全功能程序倒立摆,其具体功能包括左右有规律摆动各 60 度
、摆杆旋转一周、用手将摆杆抬至 165 度时自动倒立稳定、起摆并迅速稳定倒立、抗干扰以及摆杆倒
立时旋转臂旋转一周以上。该程序采用了 PID 算法对倒立摆进行控制,并且使用 stm32f103 芯片进
行实现。
首先,我们来了解一下倒立摆的原理和工作方式。倒立摆是一种经典的控制系统实验对象,它由一个
摆杆和一个旋转臂组成。摆杆可以在水平面上左右摆动,旋转臂则可以在垂直方向上旋转。倒立摆的
目标是通过控制旋转臂的运动,使得摆杆能够保持倒立状态。
为了实现倒立摆的控制,我们采用了 PID 算法。PID 算法是一种经典的控制算法,它通过对系统的误
差进行测量,并根据误差的大小调整控制信号,以使系统的输出达到期望值。在倒立摆的控制过程中
,PID 算法可以根据倒立摆的角度误差来调整旋转臂的运动,从而实现倒立摆的稳定控制。
在具体的实现中,我们采用了 stm32f103 芯片作为控制器。stm32f103 是一款高性能的 ARM
Cortex-M3 内核微控制器,它具有较高的计算能力和丰富的外设资源,非常适合用于实现倒立摆的
控制。我们可以利用 stm32f103 的 GPIO、定时器和串口等功能,编写程序来控制倒立摆的运动。
对于功能一:左右有规律摆动各 60 度,我们可以通过控制旋转臂的角度来实现。具体而言,当旋转
臂的角度为正时,摆杆向右摆动;当旋转臂的角度为负时,摆杆向左摆动。我们可以通过改变旋转臂
的角度大小和摆动的速度,来实现左右有规律摆动。
功能二:摆杆旋转一周,可以通过控制旋转臂的运动实现。具体而言,我们可以让旋转臂以一定的速
度进行旋转,当旋转至一周时,摆杆也完成了一周的旋转。
功能三:用手将摆杆抬至 165 度时自动倒立稳定,可以利用 PID 算法进行控制。当摆杆的角度达到
165 度时,我们可以通过对旋转臂的角度进行调整,使得摆杆能够保持倒立状态。具体而言,当摆杆
的角度超过 165 度时,我们可以通过减小旋转臂的角度来使摆杆倒立,反之则增大旋转臂的角度,从
而实现自动倒立稳定。
功能四:起摆并迅速稳定倒立,也可以利用 PID 算法进行控制。当倒立摆起摆时,摆杆会出现偏离倒
立状态的情况,我们可以通过对旋转臂的角度进行调整,使得摆杆迅速稳定倒立。具体而言,当摆杆
出现偏离倒立状态时,我们可以通过增大旋转臂的角度来使摆杆回到倒立状态,从而实现迅速稳定倒
立。
功能五:抗干扰,可以通过对 PID 算法的参数进行调整来实现。在倒立摆的控制