摘要：本设计利用计算机端Simulink和单片机STM32F103RCT6建立通信，实现了计算机控制旋转倒立摆的稳定倒立。利用单片机通过传感器采集倒立摆摆杆的角度作为系统的反馈传输给上位机。Simulink控制模型得到反馈信号后进行算法运算，得到抑制偏差的控制量，传回单片机。单片机根据控制量，通过驱动模块控制旋转倒立摆运动。经调试，本系统可以稳定倒立并具有较好的鲁棒性。

-本课题所用的运动控制系统的设计方法，稳定性高、易于调试，能够高效地建模完成功能。可应用于其它类似的运动控制系统设计中，可节省系统调试时间，并具有可移植性高、运行稳定和成本低廉等优点，为运动系统的设计提供了一种便捷实用的方案。

关键词：Simulink仿真，旋转倒立摆，单片机

目录

摘要

Abstract

1.绪论-7

1.1 引言-7

1.2 课题研究意义与目的-7

1.3 课题研究内容-8

2.理论分析-10

2.1 控制算法简介-10

2.1.1 PID控制器-10

2.1.2 多环PID控制器-11

2.2 Simulink与单片机串口通信仿真模型的建立-11

3.硬件系统的设计与制作-13

3.1 系统方案论述-13

3.2 器件简介-13

3.2.1 直流电机及驱动模块-13

3.2.2 霍尔编码器-15

3.2.3 WDD35D4角度传感器-16

3.2.4 串口转USB装置-16

3.3 机械结构设计-17

3.4 电路设计-17

4.Simulink仿真与软件设计-20

4.1 程序设计流程-20

4.2 Simulink仿真主要模块介绍-23

4.2.1 串口通信模块-23

4.2.2 S-Function系统函数模块-23

4.2.3 其他模块-24

4.3 Simulink仿真模型设计-24

4.4 上位机控制算法设计-25

4.4.1 串口数据解析-25

4.4.2 数字PID控制器的算法-26

4.5 单片机部分模块程序设计-26

5. 测试结果与分析-28

5.1  测试方案-28

5.2  测试结果与分析-28

6.总结与展望-30

致谢-31

参考文献-32