單級倒立擺設(shè)計論文-展示頁
2025-07-06 13:06本頁面
【正文】 的反饋控制，頻率調(diào)節(jié)，鍋爐控制，電機轉(zhuǎn)速控制等。早期最有代表性的自動控制系統(tǒng)是18世紀的蒸汽機調(diào)速器。 控制理論在幾十年中，迅速經(jīng)歷了從經(jīng)典理論到現(xiàn)代理論再到智能控制理論的階段，并有眾多的分支和研究發(fā)展方向。 單級倒立擺前言 自動控制理論是研究自動控制共同規(guī)律的技術(shù)科學(xué)。它的發(fā)展初期，是以反饋理論為基礎(chǔ)的自動調(diào)節(jié)原理，并主要用于工業(yè)控制。 控制理論的發(fā)展，起于 “經(jīng)典控制理論”。20世紀前，主要集中在溫度、壓力、液位、轉(zhuǎn)速等控制。二戰(zhàn)期間，為設(shè)計和制造飛機及船用自動駕駛儀、火炮定位系統(tǒng)、雷達跟蹤系統(tǒng)及其他基于反饋原理的軍用裝備，促進了自動控制理論的發(fā)展。經(jīng)典控制理論的研究對象是線性單輸入單輸出系統(tǒng)，用常系數(shù)微分方程來描述。 設(shè)計目的及意義1）、理論聯(lián)系實際，加強對自動控制理論的理解。2）、熟悉MATLAB軟件，掌握它在控制系統(tǒng)設(shè)計當(dāng)中的應(yīng)用，能熟練進行系統(tǒng)建模、性能分析、模型仿真等操作。開發(fā)創(chuàng)新意識，增進對科學(xué)技術(shù)的興趣,培養(yǎng)嚴肅認真的 科學(xué)態(tài)度。如雜技演員頂桿的物理機制可簡化為一級倒立擺系統(tǒng)，是一個復(fù)雜、多變量、存在嚴重非線性、非自治不穩(wěn)定系統(tǒng)。如下圖 圖11從日常生活中所見到的任何重心在上、支點在下的控制問題，到空間飛行器和各類伺服云臺的穩(wěn)定，再到機器人行走。 2. 單級倒立擺的數(shù)學(xué)模型 只要一提小車倒立擺系統(tǒng)，一般均認為其數(shù)學(xué)模型也已經(jīng)定型，即對應(yīng)于直流電機的情況。本文主要分析由直流電機驅(qū)動的小車倒立擺系統(tǒng)。圖21 單級倒立擺系統(tǒng)的原理圖 圖中u是施加于小車的水平方向的作用力，x是小車的位移，θ是擺的傾斜角。即控制系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)，以保持擺的倒立穩(wěn)定。②可忽略擺與載體,載體與外界的摩擦，即忽略擺軸、輪軸、輪與接觸面之間的摩擦力等。這里只考慮二維問題，即認為倒立擺只在圖21所示平面內(nèi)運動。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)生運動。設(shè)輸入為作用力u，輸出為擺角θ。 圖23因為含有項，所以為非線性微分方程組。 當(dāng)θ很
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