基于DSP的双轮倒立摆小车设计

徐泽堃

[摘 要]为了提高倒立摆系统的自由度、控制稳定性及实时性，本文以DSP为核心设计了双轮倒立摆小车控制系统，实现了双轮倒立摆小车在倒立平衡位置稳定性控制及运行过程中的稳定性控制。实验结果表明，本文提出的双轮倒立摆小车控制器的设计及控制策略是可行的，具有稳定性，实时性突出等特点。

[关键词]双轮倒立摆系统；DSP；MS320LF2407；控制器

中图分类号：TN 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）23-0008-02

1、引言

倒立摆控制系统是一个复杂的、不稳定的、非线性系统，踪性等许多控制中的关键问题，其稳定性控制与实现一直是研究热点与难点。随着现代工业的要求和微电子技术的进步， DSP（ Digi tal Signal Processor ， 数字信号处理）应运而生。其运算速度更快、 功能强大，低功耗等特点使其广泛地运用于数据处理、 语音识别、 视觉处理、 运动控制等数据量多、运算速度要求高和实时性强的系统。本文将DSP应用到倒立摆系统的控制中，设计了基于DSP的双轮倒立摆小车。与台式倒立摆系统相比，它有更多的运动自由度，并可以脱离计算机实现离线工作，具有实时控制能力强，功能更易于扩展等特点。

2、系统建模

双轮倒立摆小车由一对步进电动机、一对光电码盘、 一个安装

了电池盒的摆杆、 一个陀螺仪、 一个 DSP 芯片板和一个底盘及一对小轮组成。如图1所示。

倒立摆系统的模型参数如下：

则有摆杆角度与小车加速度之间的传递函数为：

3、控制器设计

1） 控制器硬件设计

主控芯片选用TMS320LF2407芯片。该款DSP油美国TI 公司生产。……