一級(jí)倒立擺自動(dòng)化設(shè)計(jì)-全文預(yù)覽
【正文】 自動(dòng)化 1101 第 1 頁 共 22 頁 目錄 1實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡介 ....................................................................................... 2 ................................................................................. 2 研究倒立擺穩(wěn)定性的意義 ........................................................... 3 .......................................................................... 3 2 倒立擺建模 ................................................................................... 3 直線一階倒立擺數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo) ................................................ 3 ........................................................................... 4 建模 .................................................................... 5 建模 .................................................................... 6 ............................................................. 6 實(shí)際系統(tǒng)模型建立 ..................................................................... 8 3系統(tǒng)定性、定量分析 ............................................................................ 9 ...................................................................... 9 .......................................................... 11 ..................................................................... 11 ..................................................................... 12 4 設(shè)計(jì)狀態(tài)觀測器 ................................................................................. 12 ........................................................................... 12 極點(diǎn)配置的設(shè)計(jì)步驟 ................................................................ 13 Matlab計(jì)算 ............................................................ 14 simulink電路仿真 ................................................... 20 .............................................................. 20 ........................................................... 20 ................................................................. 21 5小結(jié) ................................................................................................... 22 自動(dòng)化 1101 第 2 頁 共 22 頁 1實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡介 倒立擺介紹 倒立擺是處于 倒置不穩(wěn)定狀態(tài) ，人為控制使其處于 動(dòng)態(tài)平衡 的一種擺。 系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制卡、伺服機(jī)構(gòu)、倒立擺本體和光電碼盤幾大部分組成的閉環(huán)系統(tǒng)。機(jī)器人行走就類似倒立擺系統(tǒng) 從日常生活中所見到的任何重心在上、也是支點(diǎn)在下的控制問題，到空間飛行器和各類伺服云臺(tái)的穩(wěn)定，都和倒立擺系統(tǒng)的穩(wěn)定控制有很大相似性，故對其穩(wěn)定控制在實(shí)際中有很多用場，如海上鉆井平臺(tái)的穩(wěn)定控制、衛(wèi)星發(fā)射架的穩(wěn)定控制、火箭姿態(tài)控制、飛機(jī) 安全著陸、化工過程控制等。 N 和 P 為小車與擺桿相互作用力的水平和垂直方向的分量。 由于輸出為 角度 ? ，求解方程組（ 210）的第一個(gè)方程，可以得到 )(])([)( 22 ssgmlmlIsX ???? (211) ? ?? ? ? ? 222s m lsXsI m l s m gl? ??? (212) 如果令 vx? ，則有： ? ?? ? ? ?22s mlVs I m l s m gl? ? ?? (213) 把 上 式 代 入 方 程 組 （ 210 ） 的 第 二 個(gè) 方 程 ， 得 到)()()()()()()( 22222sUssmlsssgml mlIbsssgml mlImM?????????? ?????????? ??? (214) 整理后得到以輸入力 u 為輸入量，以擺桿擺角 ? 為輸出量的傳遞函數(shù)224 3 2()() ( ) ( )ml ss qUs b I m l M m m g l b m g ls s s sq q q? ???? ? ? (215) 其中 ])())([( 22 mlmlImMq ???? 由現(xiàn)代控制理論 原理可知，控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間方程可寫成如下形式： 自動(dòng)化 1101 第 7 頁 共 22 頁 DuCXY BuAXX ?? ??? (216) 方程組（ 29）對 ???,x 解代數(shù)方程，得到如下解： ??????????
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