單級倒立擺經(jīng)典控制系統(tǒng)-wenkub.com
2025-07-27 00:24 本頁面
【正文】 本文以經(jīng)典控制理論為基礎(chǔ)，建立了小車倒立擺系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，使用PID控制法設(shè)計出確定參數(shù)下的控制器使系統(tǒng)穩(wěn)定。) Transfer function: s sys=tf(1，[1 0 ]) Transfer function: 1 s^2 + step(sys) pzmap(sys) 本實(shí)驗(yàn)采用MATLAB軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證了PID控制器中各個參數(shù)對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(tài)性能的影響，在大量的仿真結(jié)果中進(jìn)行比較和挑選，同時根據(jù)調(diào)節(jié)時間3s的設(shè)計要求，最后確定PID控制器的各參數(shù)分別為：微分時間系數(shù) =1，積分時間系數(shù)T =1，比例系數(shù) K =20。（見圖7） 。 圖6PID作用單元②接受給定值控制單元產(chǎn)生的誤差信號e，并按給定控制律算出閉環(huán)控制信號 。本系統(tǒng)采用即為PID控制器。與PI控制器相比，除了同樣具有提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能的優(yōu)點(diǎn)外，還多提供了一個負(fù)實(shí)零點(diǎn)，從而在提高系統(tǒng)動態(tài)性能方面，具有更大的優(yōu)越性。 確定校正裝置的具體形式時，應(yīng)先了解校正裝置所提供的控制規(guī)律，以便選擇相應(yīng)的元件。 圖3擺桿長度為2L，質(zhì)量為m，小車的質(zhì)量為M，小車瞬時位移為x，擺桿瞬時位置為（x+2L*sinθ），在外力的作用下，系統(tǒng)產(chǎn)生運(yùn)動。若不給小車施加控制力，倒擺會向左或向右傾斜，控制的目的是當(dāng)?shù)箶[出現(xiàn)偏角時，在水平方向上給小車以作用力，通過小車的水平運(yùn)動，使倒擺保持在垂直的位置。小車倒立擺系統(tǒng)是檢驗(yàn)控制方式好壞的一個典型對象，其特點(diǎn)是高階次、不穩(wěn)定、非線性、強(qiáng)耦合，只有采取有效的控制方式才能穩(wěn)定控制。 小車—倒立擺系統(tǒng)是各種控制理論的研究對象。 系統(tǒng)的建模原則： 建模之前，要全面了解系統(tǒng)的自然特征和運(yùn)動機(jī)理，明確研究目的和準(zhǔn)確性要求，選擇合適的分析方法。 2單級倒立擺的數(shù)學(xué)模型
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