重慶大學自動控制原理課程設計——倒立擺系統(tǒng)的控制器設計-在線瀏覽
2024-08-05 04:10本頁面
【正文】 風不嚴謹,不能保證設計時間和進度技術水平與實際能力25設計合理、理論分析與計算正確，實驗數據準確，有很強的實際動手能力、經濟分析能力和計算機應用能力，文獻查閱能力強、引用合理、調查調研非常合理、可信設計合理、理論分析與計算正確，實驗數據比較準確，有較強的實際動手能力、經濟分析能力和計算機應用能力，文獻引用、調查調研比較合理、可信設計合理，理論分析與計算基本正確，實驗數據比較準確，有一定的實際動手能力，主要文獻引用、調查調研比較可信設計基本合理，理論分析與計算無大錯，實驗數據無大錯設計不合理，理論分析與計算有原則錯誤，實驗數據不可靠，實際動手能力差，文獻引用、調查調研有較大的問題創(chuàng)新10有重大改進或獨特見解，有一定實用價值有較大改進或新穎的見解，實用性尚可有一定改進或新的見解有一定見解觀念陳舊論文(計算書、圖紙)撰寫質量50結構嚴謹，邏輯性強，層次清晰，語言準確，文字流暢，完全符合規(guī)范化要求，書寫工整或用計算機打印成文；圖紙非常工整、清晰結構合理，符合邏輯，文章層次分明，語言準確，文字流暢，符合規(guī)范化要求，書寫工整或用計算機打印成文；圖紙工整、清晰結構合理，層次較為分明，文理通順，基本達到規(guī)范化要求，書寫比較工整；圖紙比較工整、清晰結構基本合理，邏輯基本清楚，文字尚通順，勉強達到規(guī)范化要求；圖紙比較工整內容空泛，結構混亂，文字表達不清，錯別字較多，達不到規(guī)范化要求；圖紙不工整或不清晰指導教師評定成績：指導教師簽名： 年 月 日重慶大學本科學生課程設計任務書課程設計題目倒立擺系統(tǒng)的控制器設計學院自動化學院專業(yè)自動化年級2010級已知參數和設計要求：M：小車質量 m：擺桿質量 b：小車摩擦系數 l：擺桿轉動軸心到桿質心的長度 I：擺桿慣量 建立以小車加速度為系統(tǒng)輸入，以擺桿角度為系統(tǒng)輸出的被控對象數學模型。分別用根軌跡法、頻率特性法設計控制器使閉環(huán)系統(tǒng)滿足要求的性能指標；調整PID控制器參數，使閉環(huán)系統(tǒng)滿足要求的性能指標。；(3) 增益裕量等于或大于10dB。進行開環(huán)系統(tǒng)的時域分析。利用頻域法設計控制器，進行閉環(huán)系統(tǒng)的仿真分析。將所設計的控制器在倒立擺系統(tǒng)上進行實時控制實驗。參考資料：，2005固高科技有限公司. 固高MATLAB實時控制軟件用戶手冊，2005Matlab/Simulink相關資料謝昭莉，李良筑，楊欣. 自動控制原理. 北京：機械工業(yè)出版社，2012胡壽松. 自動控制原理（第五版）. 北京：科學出版社，2007Katsuhiko Ogata. 現代控制工程. 北京：電子工業(yè)出版社，2003課程設計的工作計劃：布置課程設計任務；消化課程設計內容，查閱并參考相關資料，進行初步設計（3天）；按課程設計的要求進行詳細設計（3天）；進行實時控制實驗，并按課程設計的規(guī)范要求撰寫設計報告（3天）；課程設計答辯，實時控制驗證（1天）。倒立擺控制系統(tǒng)是一個典型的非線性、強耦合、多變量和不穩(wěn)定系統(tǒng)，作為控制系統(tǒng)的被控對象，許多抽象的控制概念都可以通過倒立擺直觀地表現出來。當擺桿到達期望的位置后，系統(tǒng)能客服隨機擾動而保持穩(wěn)定的位置。其控制方法在軍工、航天、機器人和一般工業(yè)過程領域中都有著廣泛的用途，如機器人行走過程中的平衡控制、火箭發(fā)生中的垂直度控制和衛(wèi)星飛行中的姿態(tài)控制等。按照倒立擺的結構類型可以分為：懸掛式、直線、環(huán)形、平面倒立擺等。通過對直線一級倒立擺系統(tǒng)的研究，不僅可以輕松解決控制中的理論問題，還能將控制理論所涉及的三個基礎學科：力學、數學和電學（含計算機）有機的結合起來，在倒立擺系統(tǒng)中進行綜合應用。學習自動控制理論的學生通過倒立擺系統(tǒng)實驗來驗證所學的控制理論和算法。系統(tǒng)的建模可分為兩種：機理建模和實驗建模。而實驗建模是通過在研究對象上加上一系列的研究者事先確定的輸入信號，激勵研究對象并通過傳感器檢測其可觀測的輸出，應用數學手段建立起系統(tǒng)的輸入－輸出關系。因此，本文采用機理模型對直線一級倒立擺進行建模分析。圖1 若將小車和擺桿分別進行受力分析，則可得到兩者的受力分析圖，如圖2和圖3所示。圖2（小車受力分析）圖3（擺桿受力分析） 表一 倒立擺數學模型符號說明符號含義數值單位M小車質量kgm擺桿質量kgb小車摩擦系數N/m/secl擺桿轉動軸心到質心長度mI擺桿慣量kg當輸入為小車加速
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