控制系統(tǒng)課程設(shè)計---直線一級倒立擺控制器設(shè)計-資料下載頁
2025-01-13 16:27本頁面
【正文】 ，程序如下：直線一級倒立擺狀態(tài)空間極點配置MATLAB 程序3（愛克曼公式）clear。A=[0 1 0 0。0 0 0 0。0 0 0 1。0 0 0]。B=[0 1 0 ]39。M=[B A*B A^2*B A^3*B]。J=[14 0 0 0。0 14 0 0。0 0 *i 0。0 0 0 2+*i]。phi=polyvalm(poly(J),A)。K=[0 0 0 1]*inv(M)*phi （進入MATLAB Simulink 實時控制工具箱“Googol Education Products”打開“Inverted Pendulum\Linear Inverted Pendulum\Linear 1Stage IP Experiment\ Poles Experiments”中的“Poles Control M File3”）運行可以得到：K = [ ]?？梢钥闯?，計算結(jié)果和前面兩種方法一致。方法四：可以直接利用MATLAB的極點配置函數(shù)[K,PREC,MESSAGE] = PLACE(A,B,P)來計算。直線一級倒立擺狀態(tài)空間極點配置MATLAB 程序4（愛克曼公式）如下所示。clear。A=[0 1 0 0。0 0 0 0。0 0 0 1。0 0 0]。B=[0 1 0 ]39。M=[B A*B A^2*B A^3*B]。J=[14 0 0 0。 0 14 0 0。 0 0 *i 0。 0 0 0 2+*i]。phi=polyvalm(poly(J),A)。K=[0 0 0 1]*inv(M)*phi（進入MATLAB Simulink 實時控制工具箱“Googol Education Products”打開“Inverted Pendulum\Linear Inverted Pendulum\Linear 1Stage IP Experiment\ Poles Experiments”中的“Poles Control M File4”）為匹配place()函數(shù)，把14,，14+，因為增加的虛部很小，可以忽略不計，運行得到如下結(jié)果：K =[ ]?？梢钥闯?，以上四種方法計算結(jié)果都保持一致。實驗步驟如下：(1) 進入MATLAB Simulink 中“ \\matlab6p5\toolbox\GoogolTech\InvertedPendulum \ Linear Inverted Pendulum, ”目錄，打開直線一級倒立擺狀態(tài)空間極點配置控制程序如下：（進入MATLAB Simulink 實時控制工具箱“Googol Education Products”打開“Inverted Pendulum\Linear Inverted Pendulum\Linear 1Stage IP Experiment\Poles Experiments”中的“Poles Control Demo”）圖38狀態(tài)空間極點配置實時控制程序 圖39 極點配置控制參數(shù)設(shè)定(2) 點擊“Controller”模塊設(shè)置控制器參數(shù)，把前面仿真結(jié)果較好的參數(shù)輸入到模塊中：點擊“OK”完成設(shè)定。(3) 點擊編譯程序，完成后點擊使計算機和倒立擺建立連接。(4) 點擊運行程序，檢查電機是否上伺服。緩慢提起倒立擺的擺桿到豎直向上的位置，在程序進入自動控制后松開。(5) 雙擊“Scope”觀察實驗結(jié)果如下圖所示：圖310狀態(tài)空間極點配置實時控制結(jié)果（平衡） 圖311狀態(tài)空間極點配置實時控制結(jié)果（施加干擾）可以看出，系統(tǒng)可以在很小的振動范圍內(nèi)保持平衡，小車振動幅值約為4103 m。在給定倒立擺干擾后，系統(tǒng)如響應(yīng)如圖311所示，從上圖可以看出，。達到設(shè)計要求。狀態(tài)反饋系統(tǒng)的主要優(yōu)點是極點的任意配置，無論開環(huán)極點和零點在什么位置，都可以任意配置期望的閉環(huán)極點。這為我們提供了控制系統(tǒng)的手段，假如系統(tǒng)的所有狀態(tài)都可以被測量和反饋的話，狀態(tài)反饋可以提供簡單而適用的設(shè)計第四章 總結(jié)及心得體會總結(jié)：PID的MATLAB仿真結(jié)果和實驗結(jié)果基本是吻合的。在MATLAB仿真時，通過不斷的調(diào)試，可以找到很多組滿足實驗要求的PID參數(shù)，這就要求在眾多的參數(shù)中選取最優(yōu)解。但是實際系統(tǒng)和仿真還是有出入的，在實際系統(tǒng)中調(diào)試時，仿真好的參數(shù)不一定效果好。所以，要調(diào)試出好的參數(shù)，前期要進行仿真調(diào)試出比較合適的參數(shù)組，然后在實驗室取最優(yōu)解。最終的PID參數(shù)為：120,100,20。實驗結(jié)果為：在干擾停止作用后。滿足設(shè)計要求。極點配置中對極點的選取很重要。通過這次課設(shè)，我學(xué)會了很多求極點配置參數(shù)的辦法。最終求得到的參數(shù)為：K =[ ]。滿足了設(shè)計要求。PID由于是單輸入單輸出系統(tǒng)，只能控制擺桿的角度，不能控制小車的位移，而極點配置兩個變量都可以控制。心得體會：通過這次課程設(shè)計，我不僅對MATLAB的應(yīng)用更加熟練，而且熟悉了實際系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立過程。對PID和極點配置的應(yīng)用有了深入的了解。對PID控制參數(shù)的選取也更加熟悉，對極點配置的過程和方法也有了新的認識。同時認識到實驗和仿真之間的差別，好的參數(shù)不僅需要仿真時多次調(diào)試，更需要在實驗室對實物多次調(diào)試。
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