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直线电机二级倒立摆的LQR实时控制分析案例1.1倒立摆的硬件介绍图5-1驱动控制箱后面板接口示意图从右到左依次是：编码器1：编码器1的接口。编码器2：编码器2的接口。DSP通讯口：DSP与cSPACE上位机通讯的接口。霍尔传感器：直线电机霍尔线接口。电机编码器：直线电机磁栅接口。电机：电机相线接口。电源开关：220V电源开关接口。1.2实验控制箱介绍控制箱内部的整体结构图及每个功能部件的分区，主要可以划分为电源区、驱动器区、控制卡分区等各个部分的标号和对应名称如下：1：硬件电路部分2：电源部分3：主控板4：Elmo驱动器图5-2驱动控制箱内部结构图1.3cSPACE开发流程使用一个直线遥控电机自动倒立和摇摆放在实验室的平台图这是一个结合了基于一个matlab和一个DSP的快速自动控制器系统原型图而开发出的系统(Cspace),通过使用matlab/simulink预先设计好的控制算法,将其中的输入、输出等多种控制接口都替换成了一个Cspace控制模块,编译生成完整个控制模块就可以有很大可能自动直接生成一个DSP控制代码,在快速控制卡上正常工作运行之后就可以能够直接自动生成一个电机相应的快速控制代码信号,从而更加方便地自动实现直线电机驱动器在电机上的倒立和摇摆。运行的控制过程中,使用它的Cspace所需要提供的这个matlab离线接口控制模块,可以实时地进行修改各种控制参数,并以一种非常图形化的显示方式准确地实时显示和输出所运行需要的各种控制参数结果;而且现在DSP其中所需要采集的控制数据都应该是同时可以直接通过保存上传到微机软盘,研究者们也就是可以直接通过利用matlab对这些控制数据系统进行实时离线控制处理,上图图片是本软件公司直接利用它的Cspace离线控制系统工具模块来设计实现各种直线控制电机自动倒立和摇摆运动控制的软件开发工作流程图,下面图片是本软件公司自己自主开发的一款Cspace离线控制工具界面设计软件,可以通过在线进行观察和实时分析控制数据,修改和实时调整控制参数,保存和离线处理控制数据等,有助快快捷地开发与进行控制。5-3cSPACE的显示界面1.4倒立摆实时控制的实现及效果分析在MATLAB/Simulink的工作环境下，搭建一个直线二级倒立摆实时控制管理系统如图5-2所示。5-4二级倒立摆LQR控制算法DSP控制卡通过采集了电机的位置,上摆杆的角度以及下摆杆的角度等方式形成的正交编码信号并通过Cspace系统中的DA转换模块。编译该控制卡模块之后会自动生成一个针对该控制卡的目标源代码,运行该控制程序之后该控制卡就可以通过传感器来采集该传感器的信号,处理该个信号通过DA转换后得到该控制数据量,控制数据通过DA转换后再得到该模拟控制数据量,驱动器将该模拟控制数据量进行了放大后再通过驱动直线电机,从而使

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