單級(jí)倒立擺設(shè)計(jì)論文(參考版)
2025-06-30 13:06本頁(yè)面
【正文】 這兩周的設(shè)計(jì)是對(duì)所學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)提高和擴(kuò)充的過(guò)程，為今后的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。雖然在這次設(shè)計(jì)中對(duì)于知識(shí)的運(yùn)用和銜接還不夠熟練。當(dāng)今世界很多產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入自動(dòng)化時(shí)代，這要求我們更好更多的掌握自動(dòng)控制的原理和基本知識(shí)，將來(lái)才能更好的適應(yīng)這個(gè)社會(huì)的發(fā)展。在這段時(shí)間里，老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和熱忱的工作作風(fēng)令我十分欽佩并受益非淺，在此對(duì)王老師表示深深的感謝。從中收集到很多相關(guān)課題內(nèi)容，也使我充分的學(xué)習(xí)了其它的理論知識(shí)，為將來(lái)的學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。我學(xué)到很多知識(shí),使我受益非淺。這個(gè)題目從概念性的認(rèn)識(shí)階段，發(fā)展成為實(shí)際控制工具。本設(shè)計(jì)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(gè)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)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(shí)根據(jù)調(diào)節(jié)時(shí)間3s的設(shè)計(jì)要求，最后確定PID控制器的各參數(shù)值，通過(guò)MATLAB軟件的仿真可知，單級(jí)倒立擺應(yīng)用經(jīng)典控制理論是可以實(shí)現(xiàn)的。則系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為： 系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)的單位階躍響應(yīng)為圖34圖34s39。例如，通過(guò)下面的MATLAB程序即可獲得G (s)的單位階躍響應(yīng)及極零點(diǎn)分布。本設(shè)計(jì)根據(jù)被控對(duì)象及技術(shù)指標(biāo)要求采用PID串聯(lián)校正。由于系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)主要是由它的極點(diǎn)位置決定的，而假如系統(tǒng)是狀態(tài)完全能控的，即可使系統(tǒng)得到良好的動(dòng)態(tài)性能。 PID單元原理電路 所謂校正，就是在系統(tǒng)中加入一些其參數(shù)可以根據(jù)需要而改變的機(jī)構(gòu)或裝置，使系統(tǒng)整個(gè)特性發(fā)生變化，從而滿足給定的各項(xiàng)性能指標(biāo)。而PID單元的原理電路如圖32所示圖32圖31PID作用單元②接受給定值控制單元產(chǎn)生的誤差信號(hào)e，并按給定控制律算出閉環(huán)控制信號(hào)。所有的PID控制器都有可以分解成給定值控制單元，PID作用單元及手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換單元等三個(gè)主要單元，如圖31所示。因此，在工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)中，廣泛使用PID控制器。 3. 單級(jí)倒立擺控制系統(tǒng)上一章節(jié)已經(jīng)得出單級(jí)倒立擺系統(tǒng)的傳遞函數(shù),但僅僅得出其傳遞函數(shù)是不夠的,還需要對(duì)其進(jìn)行校正.具有比例—積分—微分控制規(guī)律的控制器，稱PID控制器。中間變量不易相消。 擺的受力分析小車沿x軸方向的受力分析如圖22所示，根據(jù)
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