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基于Cortex-M3ARM的自由摆平衡控制系统的研究的任务书
任务书：
一、任务背景：
随着科技的发展，机器人技术的应用越来越广泛，自由摆是机器人科技中的重要组成部分。自由振动的摆是容易受到外部干扰的。因此，控制这种摆是一个极具挑战的任务，也是机器人技术领域的研究热点之一。本项目采用Cortex-M3ARM作为控制器，旨在研究自由摆的平衡控制系统，探究一种可行的控制方法，实现自由摆的平衡控制。
二、任务目标：
本项目旨在设计一种自由摆平衡控制系统，基于Cortex-M3ARM控制器，并实现以下目标：
1.研究自由摆的正常运动和不稳定因素，并建立相应的动力学模型和控制模型。
2.根据动力学模型和控制模型，设计并实现自由摆的硬件系统。
3.解决自由摆不稳定因素的影响，实现自由摆的平衡控制和长时间运动。
4.针对自由摆的运动特点和控制要求，选取合适的控制策略和控制器，实现自由摆的控制。
5.基于Cortex-M3ARM控制器，编写自由摆平衡控制的嵌入式软件，实现系统的控制、监测和数据处理。
6.进行实验验证，测试系统的控制性能和稳定性，并分析实验结果。
三、任务内容：
1.研究自由摆控制理论，掌握自由摆的基本原理、运动特性和控制方法。
2.建立自由摆的动力学模型和控制模型，根据模型设计控制系统。
3.购买温度、湿度、压力等传感器以及舵机、电机等控制元件，组装自由摆平衡控制系统。
4.采用PID控制策略，设计控制器，实现自由摆的平衡控制。
5.编写系统软件，实现自由摆的监测和控制，数据采集和处理。
6.使用MATLAB、Simulink等软件进行模拟仿真，分析系统的控制性能和稳定性。
7.进行实验验证，测试系统的控制性能和稳定性，并对实验结果进行分析。
四、预期成果：
1.自由摆平衡控制系统的硬件设计和软件设计，包括控制器、传感器、执行机构和电路等模块的设计和实现。
2.自由摆平衡控制系统的模型建立和控制策略的设计，包括动力学模型和控制模型、PID控制器设计等。
3.自由摆平衡控制系统的实验验证和数据分析。
4.研究报告，包括系统设计和实现、实验结果分析和控制性能评估等。
五、任务进度和计划：
任务期限：2021年6月至2022年5月
任务进度：
第一阶段(2021年6月~2021年8月)：
1.研究自由摆控制理论和动力学模型，掌握PID控制器设计方法；
2.设计自由摆的硬件系统，包括传感器、执行机构、控制器和电路等模块；
第二阶段(2021年9月~2021年11月)：
1.编写自由摆平衡控制的嵌入式软件，实现系统的控制、监测和数据处理；
2.进行模拟仿真，分析系统的控制性能和稳定性；
第三阶段(2021年12月~2022年3月)：
1.实验验证，测试系统的控制性能和稳定性；
2.对实验结果进行数据分析和处理；
第四阶段(2022年4月~2022年5月)：
1.撰写研究报告，总结研究成果和结论；
2.进行项目验收，交付研究数据和文档。