級(jí)倒立擺課程設(shè)計(jì)--倒立擺pid控制及其matlab仿真(已修改)
2025-06-23 02:23 本頁面
【正文】 倒立擺 PID 控制及其 Matlab 仿真 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 院 ： 電氣信息工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) ： 專業(yè)課程 ： 控制系統(tǒng)的 MATLAB 仿真與設(shè)計(jì) 任課 教師 ： 2021 年 6 月 5 日 倒立擺 PID 控制及其 Matlab 仿真 1 倒立擺 PID控制及其 Matlab仿真 Inverted Pendulum PID Control and Its Matlab Simulation 摘 要 倒立擺系統(tǒng)是一個(gè)典型的快速、多變量、非線性、不穩(wěn)定系統(tǒng)，對(duì)倒立擺的控制研究無論在理論上和方法上都有深遠(yuǎn)的意義。 本論文以實(shí)驗(yàn)室原有的直線一級(jí)倒立擺實(shí)驗(yàn)裝置為平臺(tái)，重點(diǎn)研究其 PID控制方法，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的 PID 控制器，并將控制過程在 MATLAB 上加以仿真。 本文主要研究?jī)?nèi)容是：首先概述自動(dòng)控制的發(fā)展和倒立擺系統(tǒng)研究的現(xiàn)狀；介紹倒立擺系統(tǒng)硬件組成，對(duì)單級(jí)倒立擺模型進(jìn)行建模，并分析其穩(wěn)定性；研究倒立擺系統(tǒng)的幾種控制策略， 分別設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制器，以 MATLAB 為基礎(chǔ)，做了大量的仿真研究，比較了各種控制方法的效果；借助固高科技 MATLAB 實(shí)時(shí)控制軟件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；利用設(shè)計(jì)的控制方法對(duì)單級(jí)倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，通過在線調(diào)整參數(shù)和突加干擾等，研究其實(shí)時(shí)性和抗千擾等性能；對(duì)本論文進(jìn)行總結(jié)，對(duì)下一步研究作一些展望。 關(guān)鍵 詞 ： 倒立擺 ； PID 控制器； MATLAB 仿真 設(shè)計(jì)報(bào)告正文 倒立擺 PID 控制及其 Matlab 仿真 2 1. 簡(jiǎn)述一級(jí)倒立擺系統(tǒng)的工作原理； 倒立擺是一個(gè)數(shù)字式的閉環(huán)控制系統(tǒng)，其工作原理為：角度、位移信號(hào)檢測(cè)電路獲取后，由微分電路獲取相應(yīng)的微 分信號(hào)。這些信號(hào)經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換器送入計(jì)算機(jī)， 經(jīng)過計(jì)算及內(nèi)部的控制算法解算后得到相應(yīng)的控制信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過 D/A變換、再經(jīng)功率放大由執(zhí)行電機(jī)帶動(dòng)皮帶卷拖動(dòng)小車在軌道上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)小車位移和倒立擺角位移的控制。 2. 依據(jù)相關(guān)物理定理，列寫倒立擺系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程； 小車質(zhì)量為 M ，倒立擺的質(zhì)量為 m ，擺長(zhǎng)為 2l ，小車的位置為 x ，擺的角度為 ? ，作用在小車水平方向上的力為 F ， 1O 為擺桿的質(zhì)心。 F2 lO 1 倒立擺 PID 控制及其 M
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