基于adams和matlab的一級倒立擺聯(lián)合仿真-閱讀頁
2025-07-13 01:47本頁面
【正文】 輸入inverted_pendulum（即ADAMS輸出的文件名），會導(dǎo)入倒立擺的參數(shù)和變量。 MATLAB導(dǎo)入ADAMS文件命令 生成的adams_sysMATLAB控制方法設(shè)計(jì)。首先給倒立擺系統(tǒng)一個(gè)擾動，這里用階躍信號實(shí)現(xiàn)（，幅值為1），使系統(tǒng)不穩(wěn)定，然后通過角度和位移反饋控制系統(tǒng)，達(dá)到穩(wěn)態(tài)。建立的模塊圖如下： MATLAB/SIMULINK的倒立擺PID控制模塊圖動態(tài)仿真。然后設(shè)置adams sub模塊參數(shù)，將animation mode改為interactive，munication 。仿真時(shí)會打開ADAMS軟件，動畫演示倒立擺的平衡控制過程。首先使用PI調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)比例參數(shù)使系統(tǒng)出現(xiàn)震蕩，然后加上積分環(huán)節(jié)進(jìn)行微調(diào)，最后取Kp=20，Ki=，系統(tǒng)的擺角響應(yīng)曲線如下： 采用PI控制方案的角度響應(yīng)曲線從輸出曲線可以看出，盡管PI的控制作用總是趨于消除穩(wěn)態(tài)誤差，但由于積分環(huán)節(jié)的缺陷而延緩了響應(yīng)速度，所以不能及時(shí)地將超調(diào)遏制住，控制效果也就不怎么好了。進(jìn)行動態(tài)仿真后，得到的角度響應(yīng)曲線如下。但是由于角度有穩(wěn)態(tài)誤差的存在，所以不加位置反饋控制的話，滑塊會一直向一個(gè)方向偏移。由于兩路反饋并不是相互獨(dú)立的，所以單單設(shè)置位移的PID參數(shù)必定會影響到角度的反饋。經(jīng)過調(diào)試，確定角度反饋的PID參數(shù)為Kp=40，Ki=，Kd=10；位移反饋的PID參數(shù)為Kp=，Ki=，Kd=。一級倒立擺擺桿長度參數(shù)對控制策略的影響之前我們建立的一級倒立擺模型的擺桿長度是L=500mm，下面將擺桿長度設(shè)為L=250mm，分析上面PID的控制策略對該系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)的影響。系統(tǒng)的控制策略仍采用雙回路的PID控制。經(jīng)過聯(lián)合仿真，得到的角度和位移響應(yīng)曲線如下（L=250mm）（L=250mm）分析：角度響應(yīng)：L=，；L=。可以看出來，L=250模型要比L=500模型容易穩(wěn)定，即在受到相同的擾動狀況下，使用較小的PID參數(shù)就可以達(dá)到平衡。在聯(lián)合仿真過程中，遇到了一些問題：PRO/E導(dǎo)入ADAMS會有模型位置放錯(cuò)的情況，這個(gè)時(shí)候需要保證兩個(gè)軟件里設(shè)定的坐標(biāo)軸一致。在使用角度測量函數(shù)AZ和DZ時(shí)，如果將FROM MARKER 和TO MARKER位置搞反的話，后面輸出的角度值可能為負(fù)，后面的PID參數(shù)也隨之改變。這是因?yàn)槭褂肞ID控制角度時(shí)，總會有微小的穩(wěn)態(tài)誤差，這個(gè)誤差最終會導(dǎo)致位置上的不平衡。而且雙回路控制比單回路控制的難度更大。參考文獻(xiàn)范成建等 (2006). . 北京市, 機(jī)械工業(yè)出版社.賈長治,殷軍輝(2010). MD ADAMS虛擬樣機(jī)從入門到精通. 北京市, 機(jī)械工業(yè)出版社.姜學(xué)軍（2009）.,清華大學(xué)出版社.應(yīng)再恩,平雪良. (2012). 基于ADAMS和MATLAB的雙回路PID控制倒立擺聯(lián)合仿真. 機(jī)械傳動(08): 6467.楊世勇,徐莉蘋. (2007). 單級倒立擺的PID控制研究. 控制工程(S1): 2324+53.肖力龍 (2007). 直線一級倒立擺起擺與穩(wěn)擺控制研究及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì), 中南大學(xué). 碩士: 77
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