級倒立擺課程設計--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 學生姓名 ： 學 院 ： 電氣信息工程學院 專業(yè)班級 ： 專業(yè)課程 ： 控制系統(tǒng)的 MATLAB 仿真與設計 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)是一個典型的快速、多變量、非線性、不穩(wěn)定系統(tǒng)，對倒立擺的控制研究無論在理論上和方法上都有深遠的意義。 本論文以實驗室原有的直線一級倒立擺實驗裝置為平臺，重點研究其 PID控制方法，設計出相應的 PID 控制器，并將控制過程在 MATLAB 上加以仿真。 本文主要研究內容是：首先概述自動控制的發(fā)展和倒立擺系統(tǒng)研究的現狀；介紹倒立擺系統(tǒng)硬件組成，對單級倒立擺模型進行建模，并分析其穩(wěn)定性；研究倒立擺系統(tǒng)的幾種控制策略， 分別設計了相應的控制器，以 MATLAB 為基礎，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 實時控制軟件實驗平臺；利用設計的控制方法對單級倒立擺系統(tǒng)進行實時控制，通過在線調整參數和突加干擾等，研究其實時性和抗千擾等性能；對本論文進行總結，對下一步研究作一些展望。 關鍵 詞 ： 倒立擺 ； PID 控制器； MATLAB 仿真 設計報告正文 倒立擺 PID 控制及其 Matlab 仿真 2 1. 簡述一級倒立擺系統(tǒng)的工作原理； 倒立擺是一個數字式的閉環(huán)控制系統(tǒng)，其工作原理為：角度、位移信號檢測電路獲取后，由微分電路獲取相應的微 分信號。這些信號經 A/D轉換器送入計算機， 經過計算及內部的控制算法解算后得到相應的控制信號，該信號經過 D/A變換、再經功率放大由執(zhí)行電機帶動皮帶卷拖動小車在軌道上做往復運動，從而實現小車位移和倒立擺角位移的控制。 2. 依據相關物理定理，列寫倒立擺系統(tǒng)的運動方程； 小車質量為 M ，倒立擺的質量為 m ，擺長為 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 為擺桿的質心。 F2 lO 1 倒立擺 PID 控制及其 M
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