課程設(shè)計報告——基于雙閉環(huán)pid控制的一階倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計-閱讀頁
2024-11-30 09:26本頁面
【正文】 title(39。39。) gtext(39。),gtext(39。), gtext(39。39。) figure(2) hf=line(t,f(:))。Time39。Force in N39。Position39。Position39。Xaxislacation39。bottom39。YAxislocation39。ringt39。Color39。None39。Xcolor39。k39。YColor39。k39。 ht=line(t,q,39。,39。,39。,axet)。color39。r39。parent39。 ylabel(39。) axis([0 1 0]) title(39。39。) gtext(39。),gtext(39。), gtext(39。39。)仿真實驗執(zhí)行該程序的結(jié)果如圖所示。同時，可以看出精確模型與簡捷模型非常接近，可以用近似模型代替精確模型。由于一階倒立擺系統(tǒng)位置伺服控制的核心是“在保證擺桿不到的條件下，使小車位置可控”，因此，依據(jù)負反饋閉環(huán)原理，將系統(tǒng)小車位置作為“外環(huán)”，而降擺桿擺角作為“內(nèi)環(huán)”，則擺角作為外環(huán)的一個擾動，能夠得到閉環(huán)系統(tǒng)的有效抑制。 內(nèi)環(huán)控制器的設(shè)計 一）.控制器結(jié)構(gòu)選擇考慮到對象為非線性的自不穩(wěn)定系統(tǒng)，顧采用反饋校正進行控制。下圖為不同控制器內(nèi)環(huán)系統(tǒng)的根軌跡。所以，采用PD結(jié)構(gòu)控制器。（一）二）.控制器參數(shù)整定首先暫定K=20。如圖所示。x=signals(2,:)。figure(1)axis([0 2 0 ])grid onxlabel(39。)ylabel(39。)title(39。)得到仿真圖如下：（ 外環(huán)控制器的設(shè)計 可見，系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)可視為一個高階（4階）且?guī)в胁环€(wěn)定零點的“非最小相位系統(tǒng)”，為了便于設(shè)計，需要首先對系統(tǒng)進行一些簡化處理（否則，不便利用經(jīng)典控制理論與方法對它進行設(shè)計）。同時，系統(tǒng)還應(yīng)滿足前面各環(huán)節(jié)的近似條件，即系統(tǒng)外環(huán)的截至角頻率Wc≤.圖5 模型簡化圖為了滿足以上對系統(tǒng)的設(shè)計要求，不難發(fā)現(xiàn)所需要加入的調(diào)節(jié)器D1(s)也應(yīng)為PD的形式。此時系統(tǒng)開環(huán)傳函為： 圖6 閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖取 。如圖6。需要強調(diào)的是，其中的對象模型為精確模型的封裝子系統(tǒng)形式。Q=signals(2,:)。﹪drawing x(t)and theat(t)response signals﹪畫小車位置和擺桿角度的響應(yīng)曲線Figure(1)hf=line(t,q(:))。Ht=line(t,x,’color’,’r’,’parent’,axet)。圖7 系統(tǒng)仿真結(jié)果圖為驗證控制系統(tǒng)的魯棒性，我們改變一下倒立擺系統(tǒng)的部分參數(shù)來檢驗系統(tǒng)是否具有魯棒性。為了進一步驗證其魯棒性，并便于比較，不妨改變擺長和擺桿質(zhì)量多做幾組實驗，結(jié)果如圖。參考文獻：《控制系統(tǒng)數(shù)字仿真與CAD》 電子工業(yè)出版社 李國勇 謝客明 編著《自動控制原理》上、下冊 清華大學(xué)出版社 吳麒 主編《控制系統(tǒng)數(shù)字仿真與CAD》 機械工業(yè)出版社 張嘵華 編著21
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