級(jí)倒立擺課程設(shè)計(jì)(文件)
【正文】 PETROCHEMICAL TECHNOLOGY 課程設(shè)計(jì) 用紙 7 (2) 編碼器 編碼器作為檢測(cè)轉(zhuǎn)速、線速度、角速度、線位移、角位移的一種傳感器，是利用碼盤將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成亮、暗光信號(hào)，再用各種光電器件的光電效應(yīng)將信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。當(dāng)動(dòng)物接近靜物時(shí)，開(kāi)關(guān)的連桿驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)的接點(diǎn)引起閉合的接點(diǎn)分?jǐn)嗷蛘邤嚅_(kāi)的接點(diǎn)閉合。 我們不妨做以下假設(shè)： M 小車質(zhì)量 m 擺桿質(zhì)量 b 小車摩擦系數(shù) I 擺桿轉(zhuǎn)動(dòng)軸心到桿質(zhì)心的長(zhǎng)度 I 擺桿慣量 F 加在小車上的力 x 小車位置 φ 擺桿與垂直向上方向的夾角 θ 擺桿與垂直向下方向的夾角（考慮到擺桿初始位置為豎直向下） 圖 直線一級(jí)倒立擺系統(tǒng) 北京石油化工學(xué) 院 BEIJING INSTITUTE OF PETROCHEMICAL TECHNOLOGY 課程設(shè)計(jì) 用紙 8 因?yàn)槲覀兊妮斎肓渴切≤嚨募铀俣?，輸出量是小車的角度，所以在這里我們僅對(duì)小車的加速度和位移進(jìn)行物理分析。 將模型參數(shù)代入公式 (17)可得： ? ?? ?20 .0 2 7 2 50 .0 1 0 2 1 2 5 0 .2 6 7 0 5sVs s? ? ? 北京石油化工學(xué) 院 BEIJING INSTITUTE OF PETROCHEMICAL TECHNOLOGY 課程設(shè)計(jì) 用紙 9 Matlab 仿真分析 Kp=150 程序： num=[150*]。)。Re39。) 北京石油化工學(xué) 院 BEIJING INSTITUTE OF PETROCHEMICAL TECHNOLOGY 課程設(shè)計(jì) 用紙 10 二、串聯(lián)校正裝置的頻域設(shè)計(jì) 校正目標(biāo)如下： Kp≥ 0，相位裕量 ?400 令 K=150 ，原系統(tǒng)的 = 0176。 (ε 取 5176。 den=[ ]。 grid on title(39。)。 num1=[12 150]。 den=conv(den0,den1)。 step(gb)。grid。超前校正能使瞬態(tài)響應(yīng) 得到顯著改善，穩(wěn)態(tài)精確度的改變則很小，它可以增強(qiáng)高頻噪聲效應(yīng)。 無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，所以該系統(tǒng)無(wú) 法使用 滯后補(bǔ)償。 ω c=18rad/s， 因?yàn)橐?8176。 num1=[30 100]。 den=conv(den0,den1)。 step(gb)。grid。而超前，超前 滯后兩種方法均能滿足要求。 。但它需要一個(gè)附加的增益增量，以補(bǔ)償超前網(wǎng)絡(luò)本身的衰減。其控制規(guī)律為 ?????? ??? ? dt tdeTdtteTteKtu DtIP )()(1)()( 0 或?qū)懗蓚鬟f函數(shù)的形式 ???????? ???? sTsTKsE sUsG DIP 11)( )()( 式中： PK —— 比例系數(shù)； IT —— 積分時(shí)間常數(shù)； DT —— 微分時(shí)間常數(shù)。 num=[]。 sys=tf(numc,d1)。 while y(s) amp。 ts =(s1)* if ts 1 break。 step(sys1,t)。時(shí)間 39。ki。 num=conv(num0,num1)。 figure(1)。 margin(ga)。 市場(chǎng)運(yùn)作 目前有關(guān)倒立擺的研究主要集中在亞洲 ,如中國(guó)的北京師范大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、中國(guó)科技大學(xué) ,日本的東京工業(yè)大學(xué)、東京電機(jī)大學(xué) ,東京大學(xué)。其它一些生產(chǎn)廠家還包括 (韓國(guó) )奧格斯科技發(fā)展有限公司 (FT4820型倒立擺 )、保定航空技術(shù)實(shí)業(yè)有限公司。 13. 《現(xiàn)代控 制工程》第四版 .【美】 Katsuhiko Ogata. 電子工業(yè)出版社。在這次課程設(shè)計(jì)中，我們通過(guò)對(duì)系統(tǒng)機(jī)理建模，得到了系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，進(jìn)而再用 matlab進(jìn)行仿真，在此之前從未接觸過(guò)，但是面對(duì)圖時(shí)，不知道如何利用該圖，這也暴露出我們的不足，但是隨著知識(shí)的慢慢積累以及學(xué)會(huì)分析并加以利用了。此次課程設(shè)計(jì)對(duì)我們有著重大意義，是其它學(xué)習(xí)過(guò)程中無(wú)法取代，讓我們學(xué)會(huì)許多手動(dòng)實(shí)踐能力！最后，感謝戴波，盛沙老師對(duì)我們的大力指導(dǎo)，感謝各位小組成員的大力相助，才能使此次課程設(shè)計(jì)完成。 現(xiàn)在，我們基本能夠熟練的運(yùn)用 matlab軟件進(jìn)行各種仿真了，只是在程序設(shè)計(jì)方面有著嚴(yán)重的不足，一些命令，函數(shù)功能，編譯不能完全理解！只能按照一些前輩們的程序進(jìn)行一些改動(dòng)，程序設(shè)計(jì)方面存在缺陷，但它對(duì)自動(dòng)控制原理的學(xué)習(xí)與實(shí)踐以及今后相關(guān)的學(xué)習(xí)奠定了很好的基礎(chǔ)。在接下來(lái)的兩周就充分的體現(xiàn)出來(lái)了，在第一周里，根據(jù)課程設(shè)計(jì)要求，我們將第六章關(guān)于線性系統(tǒng)的校正方法自學(xué)了一遍，剛開(kāi)始不是很明白，但通過(guò)對(duì)老師以及學(xué)生的詢問(wèn)，很快的學(xué)會(huì)了如何設(shè)計(jì)超前 滯后，滯后 超前的傳遞函數(shù)，以及 PID 控制器的設(shè)計(jì)，基本理解了課程設(shè)計(jì)的任務(wù)，很快明確了各自的分工，很好的學(xué)會(huì)了各自在小組中發(fā)揮的作用。特點(diǎn)：快速、智能、輕便、放心、便利。近年來(lái) ,雖然各種新型倒立擺不斷問(wèn)世 ,但是可自主研發(fā)并生產(chǎn)倒立擺裝置的廠家卻并不多。 PID 參數(shù)掃描階躍響應(yīng)圖 北京石油化工學(xué) 院 BEIJING INSTITUTE OF PETROCHEMICAL TECHNOLOGY 課程設(shè)計(jì) 用紙 22 PID 的控制器的設(shè)計(jì)： 北京石油化工學(xué) 院 BEIJING INSTITUTE OF PETROCHEMICAL TECHNOLOGY 課程設(shè)計(jì) 用紙 23 一級(jí)倒立擺比例控制器控制下小車位移與擺桿角度 Simulink 仿真圖 小結(jié) 通過(guò)課后驗(yàn)證發(fā)現(xiàn) P 和 PI 不能讓擺桿豎立起來(lái)，她們無(wú)法滿足要求，然而通過(guò)驗(yàn)證 PD 和PID 發(fā)現(xiàn)，兩者都能將擺桿豎立起來(lái)，但是比較這兩種方法時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn) PID 控制比 PD 控 制多一個(gè)零點(diǎn)，阻尼比就變大了，同時(shí)抑制系統(tǒng)的震蕩，系統(tǒng)自然就更穩(wěn)定了，所以， PID 控制更好?。ㄒ陨暇褪沁x用 PID 控制的， P、 PI、 PD 都不行?。? 北京石油化工學(xué) 院 BEIJING INSTITUTE OF PETROCHEMICAL TECHNOLOGY 課程設(shè)計(jì) 用紙 24 四、經(jīng)濟(jì)性分析 市場(chǎng)分析 倒立擺系統(tǒng)有
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