基于雙閉環(huán)pid控制的一階倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計34387(編輯修改稿)
2025-07-20 00:50 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ,39。YClor39。,39。k39。)。ht=line(t,q,39。color39。,39。r39。,39。parent39。,axet)。ht=line(t,qq,39。color39。,39。r39。,39。parent39。,axet)。ylabel(39。Angle evolution (rad)39。)axis([0 1 0])title(39。Response\theta (t) and \theta39。39。 (t)in rad to a f (t)pulse of N39。)gtext ( 39。\leftarrow f (t)39。),gext(39。\theta (t) \rightarrow39。),gtext ( 39。\leftarrow\theta 39。39。(t)39。)在m文件里寫入如上程序，在運行該程序之前，先運行系統(tǒng)。之后再運行此程序得出波形圖如圖所示。觀察結(jié)果如圖8所示： 圖8 三、設(shè)計的內(nèi)外環(huán)的PID控制器一階倒立擺系統(tǒng)為“自不穩(wěn)定的非最小相位系統(tǒng)”。將系統(tǒng)小車位置作為“外環(huán)”，將擺桿擺角作為“內(nèi)環(huán)”，設(shè)計的內(nèi)外環(huán)的PID控制器。其模型圖如圖9所示： 圖9 內(nèi)環(huán)控制器設(shè)計對系統(tǒng)內(nèi)環(huán)采用反饋校正進行控制 ，其方框圖如圖6所示。圖6 內(nèi)環(huán)反饋校正方框圖反饋校正采用PD控制器，設(shè)其傳遞函數(shù)為，為了抑制干擾，在前向通道上加上一個比例環(huán)節(jié)。設(shè)的增益，則內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：令 則內(nèi)環(huán)控制器的傳遞函數(shù)為內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為： 外環(huán)控制器設(shè)計圖7 外環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖由圖7可知外環(huán)系統(tǒng)前向通道的傳遞函數(shù)為：可見，系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為一個高階且?guī)Р环€(wěn)定零點的“非最小相位系統(tǒng)”。因此，首先對系統(tǒng)外環(huán)模型進行降階處理，若忽略W2 (s)的高次項，則可近似為一階傳遞函數(shù)為：其次，對模型 1G (s)進行近似處理，則1G (s)的傳遞函數(shù)為：外環(huán)控制器也采用 PD 形式，其傳遞函數(shù)為為了使系統(tǒng)有較好的跟隨性，采用單位反饋構(gòu)成外環(huán)反饋通道，即1D’39。 (s) =1，則系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為采用第十章基于 Bode 圖法的希望特性設(shè)計方法，得K3 = ,τ = ，取τ =1，則外環(huán)控制器的傳遞函數(shù)為：一級倒立擺雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖如圖8所示。圖8 一級倒立擺雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖 在單位階躍輸入下，進行的SIMULINK仿真如下以及用示波 器觀察的結(jié)果：1）用示波器現(xiàn)實結(jié)果如圖10所示： 圖10 2）程序結(jié)果：load t=signals(1,: )。q=signals(2,: )。x=signals(3,: )。%drawing x(t)and theta(t) response signals%畫小車位置和擺桿角度的響應(yīng)曲線figure(1)hf=line(t,q))。grid on。xlabel(39。Time (s)39。)ylabel(39。Angle evolution(rad)39。)axis([0 10 ])axet=axes(39。Position39。,get (gca,39。Position39。),... 39。XAxisLocation39。,39。bottom39。,...39。YAxisLocation39。,39。right39。,39。Color39。,39。None39。,... 39。XColor39。,39。k39。,39。YClor39。,39。k39。
環(huán)評公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1