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基于
LabVIEW
的旋转倒立摆系统设计
作者：白富斌
董君浩
侯丽鹏
来源：《现代商贸工业》
2016
年第
09
期
摘
要：以
LabVIEW
为平台，结合
PID
算法，对旋转倒立摆系统设计进行设计研究。
在倒立摆旋转过程中，通过编码器将判断位置与角度的相应电信号反馈给上位机，上位机
通过运行程序计算并输出信号进而来控制摆杆的的角度、位置，使倒立摆的摆杆不会下垂。
关键词：旋转倒立摆；
PID
算法；
LabVIEW
；反馈调节
中图分类号：
TB
文献标识码：
A
doi
：
10.19311/j.cnki.1672-3198.2016.09.096
0
引言
倒立摆系统是非线性、强耦合、多变量和自然不稳定的系统。在控制过程中，能有效地反
映诸如鲁棒性、随动性等许多控制中的关键问题，是检验各种控制理论的理想模型。因此对倒
立摆系统的研究在理论和方法上均有着深远的意义。
本文中，用增量式旋转编码器、伺服电机、伺服驱动器、数据采集卡、液晶显示模块等制
作了一个一级旋转倒立摆系统，用
PID
算法，在
LabVIEW
中编程，进行控制测试及调整，最
后实现对倒立摆的精准控制。
1
倒立摆系统的电路设计
旋臂一端与伺服电机连接并由伺服电机驱动，可绕转轴在旋转水平面内旋转，旋转臂另一
端固定有一个旋转编码器，旋转编码器连接着摆杆，当旋转臂转动时会带动摆杆在与编码器转
轴旋转方向内旋转。如图
1
所示。
2
系统工作原理
编码器将角位移电压信号送到控制器，根据状态反馈控制器将此电压信号输入
LabVIEW
前面板中，通过程序计算出相对应的输出信号，再给
PID
模块输出相应的脉冲信号，发送给伺
服驱动器，再由伺服驱动器使电机转动，进而实现对摆杆的控制
3
旋转倒立摆的
PID
控制算法
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