王 桔

(长春大学 电子信息工程学院，长春 130022)

简易旋转倒立摆及控制装置

王 桔

(长春大学 电子信息工程学院，长春 130022)

设计了一种旋转式倒立摆，系统的工作原理是角度、位移信号经过检测电路获取后，由微分电路获取相应的微分信号，并转化为电压信号提供给驱动电路，以驱动直流力矩电机的运动，通过电机带动旋臂的转动来控制摆杆的运动。本设计结构新颖，它省去了现有直线式倒立摆中复杂的传动机构，使得整体结构简洁紧凑、占地面积小，而且使得与控制方法无关的因素(例如传动机构的故障、误差、非线性等)大大减少，从而增加了控制的精确度、控制效果稳定，使可靠性提高。

旋转式倒立摆;状态反馈;稳定性

0 引言

日常生活中，我们经常能见到一些支点在上而重心在下的摆，如挂钟的摆，这种称为顺摆。还有一种支点在下而重心在上，这种系统或装置，就是倒立摆。

倒立摆系统是一个复杂的、不稳定的非线性系统，由于其自身是一个绝对不稳定、多变量、强耦合的高阶非线性系统而被广泛研究，其控制方法多种多样，在半导体及精密仪器加工、机器人控制技术、人工智能、导弹拦截控制系统、航空对接控制技术、火箭发射等工程技术领域有着广阔的利用开发前景。

1 旋转倒立摆的工作原理

倒立摆系统由直流力矩电机提供动力，控制水平摆杆的运动，水平摆杆与竖直摆杆通过轴承连接，水平摆杆的运动带动竖直摆杆的运动……