最新單級倒立擺系統(tǒng)的建模與控制器設計-資料下載頁
2025-07-07 14:18本頁面
【正文】 plot(T,Y(:,1),T,Y(:,2),39。.39。)axis([0 0 100])grid on于是可以得到系統(tǒng)的閉環(huán)初值響應的曲線如下：圖3 系統(tǒng)開環(huán)初值響應曲線由系統(tǒng)的閉環(huán)初值響應曲線可知，系統(tǒng)是穩(wěn)定的，擺桿在有初始偏角的情況下能保持在豎直位置。其次，我們考證擺桿初始位置在豎直狀態(tài)，但是小車受到一個脈沖干擾的情況。源程序如下：程序8：M = 。m = 。I= 。g = 。l = 。A=[0 1 0 0 0 0 3*M*g/(4*M+m) 0 0 0 0 1 0 0 3*(M+m)*g/((4*M+m)*l) 0]。B=[0 4/(4*M+m) 0 3/((4*M+m)*l)]。C=[1 0 0 0 0 0 1 0]。D=[0 0]。T=0::10。U=zeros(size(T))。U(1)=。X0=[0 0 0 0]。[Y,X]=lsim(A,B,C,D,U,T,X0)。plot(T,Y(:,1),T,Y(:,2),39。.39。)grid on于是可以得到系統(tǒng)的閉環(huán)環(huán)脈沖干擾響應的曲線如下：圖3 系統(tǒng)開環(huán)脈沖響應曲線由系統(tǒng)的開環(huán)脈沖干擾響應曲線可知，閉環(huán)系統(tǒng)是穩(wěn)定的，擺桿在小車受到脈沖干擾的情況下能保持在豎直位置。最后，我們考察閉環(huán)系統(tǒng)的階躍響應。相應的源代碼如下：程序9：M = 。m = 。I= 。g = 。l = 。A=[0 1 0 0 0 0 3*M*g/(4*M+m) 0 0 0 0 1 0 0 3*(M+m)*g/((4*M+m)*l) 0]。B=[0 4/(4*M+m) 0 3/((4*M+m)*l)]。C=[1 0 0 0 0 0 1 0]。D=[0 0]。T=0::10。U=ones(size(T))。[Y,X]=lsim(A,B,C,D,U,T)。plot(T,Y(:,1),T,Y(:,2),39。.39。)grid on于是可以得到閉環(huán)系統(tǒng)的階躍響應的曲線如下：圖3 閉環(huán)系統(tǒng)階躍響應曲線由閉環(huán)系統(tǒng)的階躍響應曲線可知，對x和θ的過渡過程時間為小于5s ,對x的上升時間小于0. 5 s ,θ的最大擺度為0. 0068 ,全部符合性能指標要求。仿真結果驗證了，我們所設計的極點配置控制器的有效性。4 結論本文研究了單級倒立擺的建模、控制與仿真問題。首先建立了單級倒立擺的數(shù)學模型，對其進行了近似線性化處理，得到了它的狀態(tài)空間描述，并對系統(tǒng)的開環(huán)特性進行了仿真和分析。然后，基于極點配置方法設計了單級倒立擺系統(tǒng)的控制器。最后，用對系統(tǒng)進行了數(shù)值仿真分析，仿真結果驗證了所設計的控制器的有效性。致謝參考文獻[1] 薛安客, 王俊宏. 倒立擺控制仿真與實驗研究現(xiàn)狀[J]. 杭州電子工業(yè)學院學學報. 2002, 21(6): 2527. [2] 呂慶莉. 單級倒立擺系統(tǒng)分析與設計. 陜西科技大學學報. 2009, 27(6): 121128.[3] 李洪興, 苗志宏, 王加銀. 四級倒立擺系統(tǒng)的變論域自適應模糊控制. 中國科學E輯. 2002, 32(1): 6575.[4] 王正林, 郭陽寬. 過程控制與Simulink應用[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2006，5271.[5] 黃忠霖. 控制系統(tǒng)MATLAB計算及仿真[M]. 北京: 國防工業(yè)出版社, 2006．[6] 黃永安, 馬路，劉慧敏. [M]. 北京: 清華大學出版社, 2005.
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