直線一級倒立擺控制器設(shè)計課程設(shè)計報告-展示頁
2024-08-04 04:27本頁面
【正文】 擺桿小車 滑軌 電機(jī) 圖11 一階倒立擺結(jié)構(gòu)示意圖系統(tǒng)組成框圖如下所示：倒立擺伺服驅(qū)動器運(yùn)動控制卡伺服電機(jī)計算機(jī)光電碼盤1光電碼盤2圖12 一級倒立擺系統(tǒng)組成框圖 系統(tǒng)是由計算機(jī)、運(yùn)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的閉環(huán)系統(tǒng)。由于控制理論的廣泛應(yīng)用，由此系統(tǒng)研究產(chǎn)生的方法和技術(shù)將在半導(dǎo)體及精密儀器加工、機(jī)器人控制技術(shù)、人工智能、導(dǎo)彈攔截控制系統(tǒng)、航空對接控制技術(shù)、火箭發(fā)射中的垂直度控制、衛(wèi)星飛行中的姿態(tài)控制和一般工業(yè)應(yīng)用等方面具有廣闊的利用開發(fā)前景。近年來，新的控制方法不斷出現(xiàn)，人們試圖通過倒立擺這樣一個典型的控制對象，檢驗(yàn)新的控制方法是否有較強(qiáng)的處理多變量、非線性和絕對不穩(wěn)定系統(tǒng)的能力，從而從中找出最優(yōu)秀的控制方法。倒立擺是機(jī)器人技術(shù)、控制理論、計算機(jī)控制等多個領(lǐng)域、多種技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，其被控系統(tǒng)本身又是一個絕對不穩(wěn)定、高階次、多變量、強(qiáng)耦合的非線性系統(tǒng)，可以作為一個典型的控制對象對其進(jìn)行研究。同組設(shè)計者及分工： 各項(xiàng)工作獨(dú)立完成指導(dǎo)教師簽字 年 月 日 教研室主任意見：教研室主任簽字 年 月 日 *注：此任務(wù)書由課程設(shè)計指導(dǎo)教師填寫。工作計劃安排：第3周：（1）建立直線一級倒立擺的線性化數(shù)學(xué)模型； （2）倒立擺系統(tǒng)的PID控制器設(shè)計、Matlab仿真； （3）倒立擺系統(tǒng)的極點(diǎn)配置控制器設(shè)計、Matlab仿真。，閉環(huán)系統(tǒng)的響應(yīng)指標(biāo)為：（1）擺桿角度和小車位移x的穩(wěn)定時間小于3秒（2）x的上升時間小于1秒（3）的超調(diào)量小于20度（）（4）穩(wěn)態(tài)誤差小于2%。用Matlab進(jìn)行階躍輸入仿真，驗(yàn)證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 。 。 。哈 爾 濱 工 業(yè) 大 學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)控制科學(xué)與工程系控制系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計報告 姓 名： 院（系）：英才學(xué)院專 業(yè)：自動化 班 號： 任務(wù)起至日期： 課程設(shè)計題目： 直線一級倒立擺控制器設(shè)計已知技術(shù)參數(shù)和設(shè)計要求： 本課程設(shè)計的被控對象采用固高公司的直線一級倒立擺系統(tǒng)GIP100L。 系統(tǒng)內(nèi)部各相關(guān)參數(shù)為:。 。 *m*m。設(shè)計要求：。，閉環(huán)系統(tǒng)的響應(yīng)指標(biāo)為：（1）穩(wěn)定時間小于5秒；（2）。工作量：；、Matlab仿真及實(shí)物調(diào)試；、Matlab仿真及實(shí)物調(diào)試。第4周：實(shí)物調(diào)試； 撰寫課程設(shè)計論文。 一．直線一階倒立擺簡介倒立擺是進(jìn)行控制理論研究的典型實(shí)驗(yàn)平臺。最初研究開始于二十世紀(jì)50 年代，麻省理工學(xué)院（MIT）的控制論專家根據(jù)火箭發(fā)射助推器原理設(shè)計出一級倒立擺實(shí)驗(yàn)設(shè)備。倒立擺系統(tǒng)作為控制理論研究中的一種比較理想的實(shí)驗(yàn)手段，為自動控制理論的教學(xué)、實(shí)驗(yàn)和科研構(gòu)建一個良好的實(shí)驗(yàn)平臺，以用來檢驗(yàn)?zāi)撤N控制理論或方法的典型方案，促進(jìn)了控制系統(tǒng)新理論、新思想的發(fā)展。 平面倒立擺可以比較真實(shí)的模擬火箭的飛行控制和步行機(jī)器人的穩(wěn)定控制等方面的研究。光電碼盤1將小車的位移、速度信號反饋給伺服驅(qū)動器和運(yùn)動控制卡，白干的角度、角速度信號由光電碼盤2反饋給運(yùn)動控制卡。二．直線一階倒立擺數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo)首先建立一階倒立擺的物理模型。圖 21 直線一階倒立擺模型系統(tǒng)內(nèi)部各相關(guān)參數(shù)定義如下：M 小車質(zhì)量 m 擺桿質(zhì)量 b 小車摩擦系數(shù) l 擺桿轉(zhuǎn)動軸心到桿質(zhì)心的長度 I 擺桿慣量 F 加在小
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