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通過對一階旋轉倒立擺系統原理的分析，選用單片機作為控制器，直流電機作為執行器，電位器式角度傳感器作為反饋環節，采用ＰＩＤ控制算法設計實現了一階旋轉倒立擺控制系統。實驗結果表明該系統在穩定的基礎上具有較強的魯棒性，驗證了ＰＩＤ控制算法在一階旋轉倒立擺系統中應用的可行性和有效性。
１系統構成及工作原理
圖１為一階旋轉倒立擺結構示意圖。直流電機作為唯一的動力裝置，與旋臂保持剛性連接，帶動旋臂在水平面內旋轉，旋臂的一端通過轉軸（本系統選用電位器角度傳感器）與擺桿連接，擺桿可做垂直于旋臂的圓周運動。在自然狀態下，擺桿為豎直下垂狀態。倒立擺控制的目的是通過控制直流電動機的運動狀態，使擺桿保持倒立狀態。
系統工作原理如下：擺桿擺動時，角度傳感器檢測擺桿的角度，根據角度傳感器的輸出特性，其輸出電壓經Ａ／Ｄ轉換器轉換成電壓數字量，該數字量與期望的值進行比較產生偏差，通過單片機對該偏差進行處理，即ＰＩＤ控制運算，根據運算結果產生控制信號控制電機和旋臂的轉動，使擺桿的角度與期望的角度更接近。
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