倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告(文件)
【正文】 ，K為系數(shù)?？稍O(shè)李雅普諾夫函數(shù)為： 令控制策略為： 可以得到： 只要并且，則就有。對系統(tǒng)施加單位階躍輸入信號，然后觀察響應(yīng)曲線并分析系統(tǒng)的動態(tài)性能。I=。den=[(I+m*l*l) 0 m*g*l]。)。ylabel(39。den=[ 0 ]。)xlabel(39。)ylabel(39。程序：num=[]。)ylabel(39。)得到的幅值裕量和相位裕量如圖所示：運(yùn)行結(jié)果： kg= r=0 wg=0 wc=即相角域度。為了補(bǔ)償超前網(wǎng)絡(luò)造成的衰減，引入倍的放大器。 den0=[ 0 ]。gb=feedback(ga,1,1)。figure(2)。此超前環(huán)節(jié)可調(diào)整系統(tǒng)至穩(wěn)定，但超調(diào)量較大。[z,p,k]=tf2zp(num,den)運(yùn)行結(jié)果：z = p = k = 進(jìn)行simulink仿真： Simulink仿真模塊 Simulink仿真圖 演示操作模塊 實(shí)際演示操作過程小車位置與擺角波形圖 設(shè)計(jì)PID或其他控制器倒立擺的PID模型系統(tǒng)輸出量為擺桿的位置，它的初始位置為垂直向上，我們給系統(tǒng)施加一個(gè)擾動，觀察擺桿的響應(yīng)。denpid=[1 0]。d1=conv(denpid,den)。s=101。end。endendfigure(1)。)xlabel(39。)sol=[kp。運(yùn)行結(jié)果：Kp=70；ki=110；kd=8；settling_time= PID參數(shù)掃描階躍響應(yīng)圖（1） 比例（P）控制 Bode圖 Simulink仿真圖P控制器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)具有可調(diào)增益的放大器。（2） 比例微分（PD）控制 對數(shù)頻率特性曲線 Simulink仿真圖 PD控制器中的微分控制規(guī)律，能反映輸入信號的變化趨勢，產(chǎn)生有效的早期修正信號，以增加系統(tǒng)的阻尼程度，從而改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（4） 比例積分微分（PID）控制規(guī)律 對數(shù)頻率特性曲線MATLAB命令：num=[]。numc=conv (num,denPID)denc=polyadd(conv(denPID,den),conv(numPID,num))t=0::5。替代性：因?yàn)锳系列已停產(chǎn)，所以在市場上的價(jià)格偏高，經(jīng)過對比，決定選擇MSMD022G1U ，同樣是小慣量，但是價(jià)格性能更優(yōu)。 3）滑桿： 18*730mm 材質(zhì)：不銹鋼 25元 要求：表面有足夠的光滑度，合理支撐小車運(yùn)動，經(jīng)過多次試驗(yàn)決定選擇18*730mm的不銹鋼桿。7)角度編碼器：型號：OVW2062MD 脈沖數(shù)：600P/R 帶線1米 520元(含稅)角度編碼器有三種安裝方式：低速端安裝，高速段安裝，輔助機(jī)械安裝（常用的有齒輪齒條、鏈條皮帶、摩擦轉(zhuǎn)輪、收繩機(jī)械等） 在此采用輔助機(jī)械安裝。10)電線拖鏈： 材質(zhì)：塑料 長1米 30元11)小車： 摩擦系數(shù) 0 .1N/m/sec 材質(zhì)：鋁合金 160元選擇廠家按圖紙加工12)運(yùn)動控制器：GT400SV型運(yùn)動控制器 6300元ALIPEB2002：直線二級擺電控模塊 ALIPLM100C:直線運(yùn)動組件ALIPR2002:二級擺組件控制平臺：1） 與IBM PC/AT機(jī)兼容的PC機(jī)，帶PCI/ISA總線接槽；2） GT400SVPCI運(yùn)動控制卡；3） GT400SVPCI運(yùn)動控制卡用戶接口軟件；4） 演示實(shí)驗(yàn)軟件 控制系統(tǒng)典型鏈接，把倒立擺相關(guān)實(shí)驗(yàn)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)程序輸入到PC機(jī)中，設(shè)置相關(guān)實(shí)驗(yàn)?zāi)K參數(shù)后，再經(jīng)過編譯、連接過程，下裝至倒立擺控制卡，由控制卡控制小車及擺桿運(yùn)動，接著控制卡再把檢測到的信號傳回PC機(jī)。4）點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕運(yùn)行程序，確定電機(jī)上伺服后，緩慢的提起擺桿到豎直向上的位置，程序進(jìn)入自動控制后松開擺桿。從經(jīng)濟(jì)方面而言，固高倒立擺系統(tǒng)具有通用性、成本低、性價(jià)比高的特點(diǎn)，便于從模擬和數(shù)字角度實(shí)現(xiàn)多種不同的控制方法。及Simulink軟件，可以分析出系統(tǒng)的特性以及調(diào)節(jié)方向。（2）感悟和體會： 利用兩周的課程設(shè)計(jì)時(shí)間設(shè)計(jì)一個(gè)直線一級倒立擺的控制器，對我們來說有點(diǎn)難度，時(shí)間緊迫，尤其是數(shù)學(xué)建模過程，需要下很大功夫，數(shù)學(xué)建模是分析、設(shè)計(jì)、預(yù)測以及控制一個(gè)系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)，比較有難度，而且在完成課程設(shè)計(jì)的過程中，需要我們了解并掌握一些軟件的使用，比如MATLAB軟件和SIMULINK仿真等。致謝： 兩周的課程設(shè)計(jì)即將結(jié)束，在這兩周的時(shí)間內(nèi)，我們付出了很多，也收獲了很多，感謝一直鼓勵(lì)我們的指導(dǎo)老師，是他們給我們指明了方向，并給予我們精心的引導(dǎo)，同時(shí)還要感謝身邊幫助我們的小伙伴們，我們會好好珍惜這份經(jīng)歷，從中吸取教訓(xùn)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以便將來能夠更好的運(yùn)用學(xué)習(xí)到的理論知識，在以后的工作和生活充分發(fā)揮自己的動手能力。[3]固高科技有限公司.王俊，2008[8] ：機(jī)械工業(yè)出版社，2010[9] [10] [11]王駿，2010 寧可累死在路上，也不能閑死在家里！寧可去碰壁，也不能面壁。能干的人，不在情緒上計(jì)較，只在做事上認(rèn)真；無能的人！不在做事上認(rèn)真，只在情緒上計(jì)較。什么是奮斗？奮斗就是每天很難，可一年一年卻越來越容易。[6],2005裴月琳，:重慶大學(xué)出版社,2012[2]兩周的課程設(shè)計(jì)對于我們來說遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，以后，我們要不斷摸索，敢于嘗試，為揭開科學(xué)的神秘面紗而繼續(xù)奮斗。另外，在寫報(bào)告時(shí)我們要搜集足夠的資料，這就要求我們進(jìn)一步掌握文獻(xiàn)檢索能力。盡管確定了方法，可實(shí)踐過程中并不是一帆風(fēng)順的，但我們發(fā)現(xiàn)，只有充分掌握并理解了基本概念，才有可能有條理的將
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