一階倒立擺pid控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計方案-資料下載頁
2025-05-02 12:12本頁面
【正文】 出曲線：圖 511 一階倒立擺 PD 控制仿真結(jié)果圖（小車位置曲線）由以上的仿真結(jié)果圖可知，因為 PID 控制器為單輸入單輸出的控制系統(tǒng)，所以在控制擺桿的角度時，并不能同時控制小車的位置，小車會向一個方向偏移。20 一階倒立擺的 PID 實時控制在 MATALB Simulink 下進行一階倒立擺的實時控制實驗，在 Simulink 中建立如圖 510 所示的直線一級倒立擺模型。 圖 512 一階倒立擺 MATLAB 實時控制界面根據(jù)上一節(jié)得到的控制參數(shù)，設(shè)置一階倒立擺 MATLAB 實時控制實驗的參數(shù)，令參數(shù) Kp=Ki=20 、Kd=11 進行一階倒立擺 MATLAB 實時控制。在控制過程中，提起擺桿到豎直向上的位置，當程序進入自動控制后松開擺棍，然后讓小車自動運動，再用工具擋一下擺桿，使小車反向運動。便可得到以下仿真圖 513。 圖 513 直線一級倒立擺 PID 控制實驗結(jié)果 1 由圖 513 中可以看出，系統(tǒng)可以很好并快速的穩(wěn)定下來，擺桿角度約在 弧度（圖 513 的下圖）。和上節(jié)的仿真結(jié)果一樣，PID 控制器不能 控制對小車的位置，（圖 513 的上圖）小車會朝著擺桿有稍微的移動。21當施加干擾的時候，得到以下的小車位置和擺桿角度的變化曲線 514： 圖 514 一階倒立擺 PID 控制實驗結(jié)果 2（給定干擾） 由圖 514 中可以看出，系統(tǒng)在干擾停止后，能快速的回復穩(wěn)定，系統(tǒng)有較好的抵抗外界干擾的能力。 22 結(jié)論 從一階倒立擺 PID 控制實驗結(jié)果圖可以分析得出系統(tǒng)平緩穩(wěn)定。調(diào)節(jié)過程比較平穩(wěn)，在干擾作用下，系統(tǒng)可以很好快速的穩(wěn)定下來，響應結(jié)果好，超調(diào)量小，符合要求，證明這組 PID 參數(shù)與設(shè)定的 PID 控制器具有良好的控制作用與效果。 若要使用傳統(tǒng)的非線性系統(tǒng)分析方法必須得得到非線性系統(tǒng)的精確模型，但是現(xiàn)實中的非線性系統(tǒng)則存在著大量復雜的多變量、不確定性的參數(shù)和結(jié)構(gòu)。本文采用PID 控制技術(shù)對一階倒立擺控制進行了詳細的分析與試驗，而且使用MATLAB、Simulink 等計算機軟件進行了一階倒立擺控制系統(tǒng)的仿真。通過實驗，得到以下的結(jié)論：(1) 分析非線性、多變量的控制系統(tǒng)，如倒立擺系統(tǒng)的時候，對于某些次要的非線性的因素，必須在誤差允許范圍內(nèi)將其線性化。 (2) PID 控制理論能很好的實現(xiàn)一階倒立擺的控制，系統(tǒng)響應速度快，超調(diào)量小，在干擾的作用下能快速的平穩(wěn)下來。(3) Maltlab 在尋找 PID 控制參數(shù)中起了非常便利的作用，大大節(jié)省調(diào)試時間，計算機軟件在倒立擺系統(tǒng)仿真試驗過程中起了必不可少的角色，實現(xiàn)了倒立擺的仿真模擬控制。 23致謝在本畢業(yè)設(shè)計結(jié)束之至，我要感謝所有幫助過我的老師和同學，在王教授的精心指導和悉心關(guān)懷下，論文從立題到相關(guān)資料的學習，從課題的研究到論文撰寫的最后完成，每一步都凝集著老師的教誨與關(guān)心。老師和藹可親的教學態(tài)度和嚴謹?shù)闹螌W作風，敏銳的思維和淵博的學識都令我受益匪淺！在我的畢業(yè)設(shè)計撰寫過程中，王老師提出了很多寶貴的意見和建議，通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我對自動化專業(yè)的認識有了很大的提高。在經(jīng)過大量的實驗后我把理論同實踐結(jié)合起來，對我將來的工作有很大的幫助。此次畢業(yè)設(shè)計我不但完成了設(shè)計的任務(wù)，也從中得到了訓練，這些都與王老師的悉心指導和幫助分不開。在此，我對辛勤培育我的導師致以最崇高的敬意和衷心的感謝！其次，在這次畢業(yè)設(shè)計中，我還得到了學院其他老師提供的幫助，謹在此對他們表示衷心的感謝！我還要感謝我的父母和朋友們，是他們在我一次次失敗中鼓勵我前進的！ 最后，衷心地感謝在百忙之中評閱我的畢業(yè)設(shè)計和參加答辯的各位老師！ 威二 O 一二年六月 于廣州24 參考文獻 [1] 胡文奎 . 一級倒立擺狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)設(shè)計. 河海大學能源與電氣學院。 2022PID 控制器參數(shù)自整定方法綜述 [1] ：倒立擺控制[J].控制理論與應用，2022，20（6）：974－975.[2] [M].北京：清華大學出版社， 2022.[3] PID控制及其Matlab 仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社， 2022.[4] [M].北京：電子工業(yè)出版社，2022.[5] [M].北京：電子工業(yè)出版社，2022.[6] 涂時亮，張有德編著 .單片微機控制技術(shù)著[M].上海：復旦大學出版社，1994.[7] 何克忠，李偉編著 .計算機控制系統(tǒng)[M].北京：清華大學出版社，1998.[8] [M].北京：機械工業(yè)出版社，2022. [9] 陳立鋒 .PID控制技術(shù)及其參數(shù)整定方法 濟寧學院學報，2022[6] 環(huán)境下直線單級倒立擺系統(tǒng)實時控制實驗的研究與設(shè)計[R].重慶大學自動化學院,[8]劉金琨. 先進 PID 控制及其 MATLAB 仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社， [7][R].[1] 任俠 倒立擺系統(tǒng)的線性化方法研究 [R] 碩士學位論文 2022[3] 張燕紅 PID 控制器參數(shù)自整定方法綜述 常州工學院學報 2022[9] PID 控制及其應用[M].北京：機械工業(yè)出版社， 23
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