[发明专利]一种旋转倒立摆

说明书

技术领域

本发明涉及一种科研试验装置，特别是涉及一种旋转倒立摆。

背景技术

近些年来，自动控制理论发展迅速，对某一控制理论已经日趋成熟，其准确性以及应用于实践的可操作性应该要通过自动控制理论设计方法来操纵一个特定对象。例如，旋转倒立摆系统就以多变量、快速、非线性等为主要特点，在对其进行实际生产控制中能反馈实际问题。旋转倒立摆系统具有直观的稳定性，控制效果显著且可观，在实验过程中效果非常明显。当我们以此为根本，并在旋转倒立摆理论验证的基础上，可以将其和新出现的控制理论加以比较，从而获得生动丰富的实验过程。纵观所有的实验装置，旋转倒立摆以形象直观，结构简单，构件组成形状和参数易于改变倍受青睐，但是用于被控对象，它的实现结构和用途又非常的复杂，这就要求我们必须采取行之有效的方法才能使之稳定。因此，旋转倒立摆的应用价值显而易见。

发明内容

本发明的目的是提供一种旋转倒立摆，控制效果显著且可观，可将所得到的一些信息显示在OLED屏上，并进行适当的实现人机界面的功能，可以很直观的看见精密码盘得到的角度显示。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种旋转倒立摆，由单片机、角度传感器、A/D转化模块、OLED液晶屏、数码管、电机驱动与隔离模块、直流力矩电机、拨码开关构成；所述角度传感器连接A/D转化模块，所述A/D转化模块连接单片机，所述单片机连接拨码开关，所述单片机连接控制、数码管、OLED液晶屏、电机驱动与隔离模块，所述电机驱动与隔离模块连接直流力矩电机。

所述单片机为飞思卡尔公司的K60单片机。

所述的一种旋转倒立摆，其工作原理为：首先通过角度传感器将得到的角度信号发送给A/D转换模块，A/D转换模块将转换过后的数据发送到单片机，单片机通过内部正交解码对返回数据采样处理,通过拨码开关输入不同的模式给单片机，单片机控制数码管和液晶显示当前状态；同时单片机通过内部的PID算法发送信号到电机驱动与隔离模块，电器驱动与隔离模块将带动直流电机转动。

本发明的有益效果：本发明利用力矩电机以及码盘（测量角度）的旋转倒立摆，直流力矩电机与码盘同轴连接，利用码盘测得当前电机的转数及转速，利用AD模块将码盘的信号转化数字量，该倒立摆主要以ARM处理器为主控核心元件；通过ARM内部集成的正交解码（FTM）对A/D返回的信号进行采样，并且进行处理。其次使用经典的PID算法得到电机的输入，利用ARM处理器输入给电机驱动，达到控制摆杆在平衡位置的效果；将所得到的一些信息显示在OLED屏上，并进行适当的实现人机界面的功能，可以很直观的看见精密码盘得到的角度显示。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的运行流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种旋转倒立摆，由单片机、角度传感器、A/D转化模块、OLED液晶屏、数码管、电机驱动与隔离模块、直流力矩电机、拨码开关构成；所述角度传感器连接A/D转化模块，所述A/D转化模块连接单片机，所述单片机连接拨码开关，所述单片机连接控制、数码管、OLED液晶屏、电机驱动与隔离模块，所述电机驱动与隔离模块连接直流力矩电机。

实施例2

所述单片机为飞思卡尔公司的K60单片机。

实施例3

所述的一种旋转倒立摆，其工作原理为：首先通过角度传感器将得到的角度信号发送给A/D转换模块，A/D转换模块将转换过后的数据发送到单片机，单片机通过内部正交解码对返回数据采样处理,通过拨码开关输入不同的模式给单片机，单片机控制数码管和液晶显示当前状态；同时单片机通过内部的PID算法发送信号到电机驱动与隔离模块，电器驱动与隔离模块将带动直流电机转动。

实施例4

本发明利用力矩电机以及码盘（测量角度）的旋转倒立摆，直流力矩电机与码盘同轴连接，利用码盘测得当前电机的转数及转速，利用AD模块将码盘的信号转化数字量，该倒立摆主要以ARM处理器为主控核心元件；通过ARM内部集成的正交解码（FTM）对A/D返回的信号进行采样，并且进行处理。其次使用经典的PID算法得到电机的输入，利用ARM处理器输入给电机驱动，达到控制摆杆在平衡位置的效果；将所得到的一些信息显示在OLED屏上，并进行适当的实现人机界面的功能，可以很直观的看见精密码盘得到的角度显示。