倒立擺創(chuàng)新實驗指導(dǎo)書-文庫吧資料
2025-07-27 18:32本頁面
【正文】 制實驗步驟：（1） 將數(shù)據(jù)帶入公式，求出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)； （2） 將數(shù)據(jù)帶入公式，求出系統(tǒng)的狀態(tài)空間方程； （3） 將實際系統(tǒng)的狀態(tài)空間方程轉(zhuǎn)化為傳遞函數(shù)，與1進(jìn)行比較； （4） 求出傳遞函數(shù)的極點和狀態(tài)方程A的特征值，進(jìn)行比較； （5）啟動Matlab程序，在Simulink 中建立直線一級倒立擺模型（可雙擊模塊打開參數(shù)設(shè)置窗口），進(jìn)行系統(tǒng)開環(huán)脈沖響應(yīng)和階越響應(yīng)的Matlab仿真。若用單回路常規(guī)PID控制則很難實現(xiàn)自動控制。計算機(jī)從運動控制卡中讀取實時數(shù)據(jù)，確定控制決策（小車向哪個方向移動、移動速度、加速度等），并由運動控制卡來實現(xiàn)該控制決策，產(chǎn)生相應(yīng)的控制量，使電機(jī)轉(zhuǎn)動，帶動小車運動，保持?jǐn)[桿平衡。二、設(shè)計要求用ＰＩＤ算法設(shè)計控制器，閉環(huán)系統(tǒng)的響應(yīng)指標(biāo)為：（擺桿與垂直方向的夾角變化）小于2％三、PID控制原理及分析（一）一級倒立擺的組成框圖 一級倒立擺的組成框圖系統(tǒng)包括計算機(jī)、運動控制卡、伺服機(jī)構(gòu)、倒立擺本體和光電碼盤幾大部分，組成了一個閉環(huán)系統(tǒng)。五、實驗結(jié)果及實驗報告請將計算步驟，仿真和實驗結(jié)果記錄并完成實驗報告。3) 觀測運行結(jié)果，得到系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)及響應(yīng)曲線。雙擊“Pendulum”模塊打開其內(nèi)部結(jié)構(gòu)：其中“Set Cart’s Acc and Vel”模塊的作用是設(shè)置小車運動的速度和加速度，“Get Cart’s Position”模塊的作用是讀取小車當(dāng)前的實際位置，“Get Pend’s Angle”的作用是讀取擺桿當(dāng)前的實際角度。關(guān)于線性二次最優(yōu)控制LQR的詳細(xì)原理請參見現(xiàn)代控制理論的相關(guān)書籍。K=lqr(A，B，Q，R)改變矩陣Q的值，可以得到不同的響應(yīng)效果，Q的值越大(在一定的范圍之內(nèi))，系統(tǒng)抵抗干擾的能力越強(qiáng)，調(diào)整時間越短。并且假設(shè)控制向量u(t)是無約束的。倒立擺創(chuàng)新實驗指導(dǎo)書－－線性二次最優(yōu)LQR控制實驗一、實驗?zāi)康淖寣嶒炚吡私獠⒄莆站€性二次最優(yōu)控制LQR控制的原理和方法，學(xué)習(xí)如何使用最優(yōu)控制算法對直線一級倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計控制實驗。二、設(shè)計要求用最優(yōu)控制算法設(shè)計控制器，
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