基于雙閉環(huán)pid控制的一階倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-20 00:50 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 四、 設(shè)計原理 倒立擺控制系統(tǒng)的工作原理是：由軸角編碼器測得小車的位置和擺桿相對垂直方向的角度，作為系統(tǒng)的兩個輸出量被反饋至控制計算機。計算機根據(jù)一定的控制算法，計算出空置量，并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電壓信號提供給驅(qū)動電路，以驅(qū)動直流力矩電機的運動，從而通過牽引機構(gòu)帶動小車的移動來控制擺桿和保持平衡。五、設(shè)計步驟首先畫出一階倒立擺控制系統(tǒng)的原理方框圖 一階倒立擺控制系統(tǒng)示意圖如圖所示：分析工作原理，可以得出一階倒立擺系統(tǒng)原理方框圖：一階倒立擺控制系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖下面的工作是根據(jù)結(jié)構(gòu)框圖，分析和解決各個環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)！ 在忽略了空氣流動阻力，以及各種摩擦之后，可將倒立擺系統(tǒng)抽象成小車和勻質(zhì)桿組成的系統(tǒng)，如下圖所示，其中： M：小車質(zhì)量 m：為擺桿質(zhì)量 J：為擺桿慣量 F：加在小車上的力 x：小車位置 θ：擺桿與垂直向上方向的夾角 l ：擺桿轉(zhuǎn)動軸心到桿質(zhì)心的長度 根據(jù)牛頓運動定律以及剛體運動規(guī)律，可知：（1） 擺桿繞其重心的轉(zhuǎn)動方程為 （2） 擺桿重心的運動方程為得（3）小車水平方向上的運動為聯(lián)列上述4個方程，可以得出一階倒立精確氣模型：式中J為擺桿的轉(zhuǎn)動慣量：若只考慮θ在其工作點附近θ0=0附近（）的細微變化，則可以近似認為： 若取小車質(zhì)量M=2kg,擺桿質(zhì)量m=1kg,擺桿長度2 l =1m,重力加速度取g=,則可以得一階倒立擺簡化模型： 拉氏變換即 G1(s)= 。 G2(s)= 一階倒立擺環(huán)節(jié)問題解決！選用MSMA021型小慣量交流伺服電動機，其有關(guān)參數(shù)如下：驅(qū)動電壓：U=0~100V 額定功率：PN=200W額定轉(zhuǎn)速：n=3000r/min 轉(zhuǎn)動慣量：J=3額定轉(zhuǎn)矩：TN=
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