论文部分内容阅读
本文分析了测控系统的结构和特点，结合现代控制技术、微机技术以及以嵌入式ARM处理器为代表的微电子技术设计了自由摆平衡控制系统，阐述了系统设计要求、设计方案和实现方法。考虑到步进电机有定位精确、操作简单等特点，伺服机构采用步进电机作为执行元件。
系统主要由摆架框架、数据采集部分、主控板、驱动系统四大部分组成。本文详细介绍了控制系统的软硬件组成以及控制回路的工作原理。数据采集使用高精度低量程加速倾角传感器；主控板以近年来迅速发展的ARM Cortex-M3内核处理器为控制核心；自由摆的运动为连续的控制过程，控制规律采用积分分离增量式PID控制算法。
系统的软硬件设计都采用了模块化的设计思想。硬件方面详细介绍了传感器电路、信号调理电路、ARM最小系统电路、电机驱动电路以及系统扩展所需的其它一些外围电路的设计，软件方面以硬件电路为基础分别进行了模块化设计。为使测控系统控制更精确，在数据采集的过程中采用了非线性误差校正以及数字滤波等数据处理方法。同时设计中考虑到可能存在的各种干扰因素，采用了软硬件结合的抗干扰技术，提高系统的稳定性。最后对系统进行了模拟性能测试，测试结果表明，系统性能良好。系统的个别环节还有待进一步优化和完善。