倒立摆系统是一种多变量、高阶次、强耦合非线性的自然恒不稳定系统，控制比较复杂，但它能较好地体现出系统稳定性、可控性和抗干扰能力，因此应用非常广泛，例如航天领域里的火箭空中姿态调整、卫星太空中飞行姿态控制，机器人领域里机器人的自身平衡，另外智能平衡小车、工业控制、 军工等领域各类复杂的控制系统，往往也都是利用倒立摆的控制方法来实现。倒立摆已经成为测试控制理论是否有效的试金石， 也是产生新的控制方法的基础平台。
本设计利用 32 位低功耗嵌入式芯片 STM32 作为主控制器、以增量 PID 和惯性起摆为控制算法的解决思路。通过连续多次采样角度传感器 WDD35D4，STM32将获取的数值进行增量 PID 计算并产生 PWM 信号，使 TB6560能够快速、平滑地驱动伺服电机，实现摆杆进入稳定的倒立状态。实践表明，该倒立摆稳定、可靠、运行平滑、抗干扰能力强，具有低成本、 低功耗等优点。
【 关 键 词 】 旋转倒立摆; WDD35D4;STM32; PID; 惯性起摆; TB6560; 连续采样;
目录
摘要 I
Abstract II
1 绪论 1
2 自由摆模型控制方案的选择 2
2.1 PID控制方案 2
2.2 机理建模方案 3
3 电子器件的选型 5
3.1 微处理器选型 5
3.2 电机的选型 5
3.3 角度传感器的选型 5
3.4 电源的选型 6
3.5 驱动模块选型 7
3.6 滤波方式选择 7
4 硬件部分设计 8
4.1 STM32最小系统设计 8
4.1.1 供电电路 8
4.1.2 时钟电路 10
4.1.3 复位电路 10
4.1.4 下载电路 11
4.1.5 启动电路 11
4.2 其他相关电路设计 12
4.2.1 AD采样电路： 12
4.2.2 LED指示电路： 12
4.3 角度传感器模块 14
4.4 开关电源 15
4.5 TB6560步进电机驱动器介绍 17
4.5.1 驱动器接口和接线 17
4.5.2 驱动整体参数设置 20
5 软件部分设计 22
5.1 WDD35D4程序设计 24
5.2 电机控制 25
5.2.1 起摆程序设计 25
5.2.2 微调程序设计 25
6 总结与展望 27
致谢 28
参考文献 29
附录一：STM32最小系统控制板电路图 31
附录二：STM32整体电路图 32
附录三：展示用供电电源整体电路图 33
附录四：控制系统核心程序 34
