直線一級倒立擺控制器設(shè)計課程設(shè)計報告-全文預(yù)覽
【正文】 由(213)可以得到擺桿角度和小車加速度的傳遞函數(shù)：PID控制器的傳遞函數(shù)為：只需調(diào)節(jié)PID控制器的參數(shù)，就可以得到滿意的控制效果。 (3) 微分環(huán)節(jié)：反映偏差信號的變化趨勢（變化速率），并能在偏差信號值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個有效的早期修正信號，從而加快系統(tǒng)的動作速度，減小調(diào)節(jié)時間。在控制系統(tǒng)設(shè)計和仿真中，也將傳遞傳遞函數(shù)寫成式中：——比例系數(shù)；——積分系數(shù)；——微分系數(shù)。常規(guī)PID控制系統(tǒng)原理框圖如圖31所示。3. 一階倒立擺的狀態(tài)空間模型設(shè)系統(tǒng)狀態(tài)空間方程為： （31）方程組（29）對解代數(shù)方程，得到解如下：（31）整理后得到系統(tǒng)狀態(tài)空間方程：（32）（33）擺桿的慣量為，代入（19）的第一個方程為：得：化簡得：（34）設(shè)， 則有：（35）實際系統(tǒng)的模型參數(shù)如下:M 小車質(zhì)量 Kg m 擺桿質(zhì)量 Kg b 小車摩擦系數(shù) 0 .1N/m/sec l 擺桿轉(zhuǎn)動軸心到桿質(zhì)心的長度 I 擺桿慣量 kg*m*m代入上述參數(shù)可得系統(tǒng)的實際模型。圖 12 旋轉(zhuǎn)臂及擺桿受力圖 分析小車水平方向所受的合力，可以得到以下方程： （11）由擺桿水平方向的受力進行分析可以得到下面等式： （12）即： （13）把這個等式代入式(11)中，就得到系統(tǒng)的第一個運動方程：（14）為了推出系統(tǒng)的第二個運動方程，我們對擺桿垂直方向上的合力進行分析，可以得到下面方程： （15）即： （16）力矩平衡方程如下： （17）由于所以等式前面有負(fù)號。計算機從運動控制卡中讀取實時數(shù)據(jù)，確定控制決策（小車運動方向、移動速度、加速度等），并由運動控制卡來實現(xiàn)控制決策，產(chǎn)生相應(yīng)的控制量，使電機轉(zhuǎn)動，通過皮帶帶動小車運動嗎，保持?jǐn)[桿平衡。由于控制理論的廣泛應(yīng)用，由此系統(tǒng)研究產(chǎn)生的方法和技術(shù)將在半導(dǎo)體及精密儀器加工、機器人控制技術(shù)、人工智能、導(dǎo)彈攔截控制系統(tǒng)、航空對接控制技術(shù)、火箭發(fā)射中的垂直度控制、衛(wèi)星飛行中的姿態(tài)控制和一般工業(yè)應(yīng)用等方面具有廣闊的利用開發(fā)前景。倒立擺是機器人技術(shù)、控制理論、計算機控制等多個領(lǐng)域、多種技術(shù)的有機結(jié)合，其被控系統(tǒng)本身又是一個絕對不穩(wěn)定、高階次、多變量、強耦合的非線性系統(tǒng)，可以作為一個典型的控制對象對其進行研究。工作計劃安排：第3周：（1）建立直線一級倒立擺的線性化數(shù)學(xué)模型； （2）倒立擺系統(tǒng)的PID控制器設(shè)計、Matlab仿真； （3）倒立擺系統(tǒng)的極點配置控制器設(shè)計、Matlab仿真。用Matlab進行階躍輸入仿真，驗證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 。哈 爾 濱 工 業(yè) 大 學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)控制科學(xué)與工程系控制系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計報告 姓 名： 院（系）：英才學(xué)院專 業(yè)：自動化 班 號： 任務(wù)起至日期： 課程設(shè)計題目： 直線一級倒立擺控制器設(shè)計已知技術(shù)參數(shù)和設(shè)計要求： 本課程設(shè)計的被控對象采用固高公司的直線一級倒立擺系統(tǒng)GIP100L。 。設(shè)計要求：。工作量：；、Matlab仿真及實物調(diào)試；、Matlab仿真及實物調(diào)試。 一．直線一階倒立擺簡介倒立擺是進行控制理論研究的典型實驗平臺。倒立擺系統(tǒng)作為控制理論研究中的一種比較理想的實驗手段，為自動控制理論的教學(xué)、實驗和科研構(gòu)建一個良好的實驗平臺，以用來檢驗?zāi)撤N控制理論或方法的典型方案，促進了控制系統(tǒng)新理論、新思想的發(fā)展。光電碼盤1將小車的位移、速度信
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