【正文】 型也已經(jīng)定型。如雜技演員頂桿的物理機制可簡化為一級倒立擺系統(tǒng)，是一個復雜、多變量、存在嚴重非線性、非自治不穩(wěn)定系統(tǒng)。 控制理論在幾十年中，迅速經(jīng)歷了從經(jīng)典理論到現(xiàn)代理論再到智能控制理論的階段，并有眾多的分支和研究發(fā)展方向。經(jīng)典控制理論的研究對象是線性單輸入單輸出系統(tǒng)，用常系數(shù)微分方程來描述。 2單級倒立擺的數(shù)學模型 建立控制系統(tǒng)的數(shù)學模型有兩種基本方法。若不給小車施加控制力，倒擺會向左或向右傾斜，控制的目的是當?shù)箶[出現(xiàn)偏角時，在水平方向上給小車以作用力，通過小車的水平運動，使倒擺保持在垂直的位置。與PI控制器相比，除了同樣具有提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能的優(yōu)點外，還多提供了一個負實零點，從而在提高系統(tǒng)動態(tài)性能方面，具有更大的優(yōu)越性。 。 本文以經(jīng)典控制理論為基礎，建立了小車倒立擺系統(tǒng)的數(shù)學模型，使用PID控制法設計出確定參數(shù)下的控制器使系統(tǒng)穩(wěn)定。 圖6 確定校正裝置的具體形式時，應先了解校正裝置所提供的控制規(guī)律，以便選擇相應的元件。 圖3小車倒立擺系統(tǒng)是檢驗控制方式好壞的一個典型對象，其特點是高階次、不穩(wěn)定、非線性、強耦合，只有采取有效的控制方式才能穩(wěn)定控制。據(jù)研究的目的和方法不同，又有懸掛式倒立擺、球平衡系統(tǒng)和平行式倒立擺等。20世紀前，主要集中在溫度、壓力、液位、轉(zhuǎn)速等控制。20世紀起，應用范圍擴大到電壓、電流的反饋控制，頻率調(diào)節(jié)，鍋爐控制，電機轉(zhuǎn)速控制等。 倒立擺的研究具有重要的工程背景。圖2包含校正裝置在內(nèi)的控制器，常常采用比例、微分、積分等基本控制規(guī)律，或者采用這些基本控制規(guī)律的某種組合，如比例－微分、比例－積分、比例－積分－微分等組合控制規(guī)律，以實現(xiàn)對被控對象的有效控制。本實驗采用MATLAB軟件進行仿真實驗，進一步驗證了PID控制器中各個參數(shù)對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)性能的影響，在大量的仿真結果中進行比較和挑選，同時根據(jù)調(diào)節(jié)時間3s的設計要求