單級(jí)倒立擺經(jīng)典控制系統(tǒng)-閱讀頁(yè)
2024-08-18 00:24本頁(yè)面
【正文】 高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能的優(yōu)點(diǎn)外，還多提供了一個(gè)負(fù)實(shí)零點(diǎn)，從而在提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能方面，具有更大的優(yōu)越性。PID控制器各部分參數(shù)的選擇，在系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試中最后確定。本系統(tǒng)采用即為PID控制器。 所有的PID控制器都有可以分解成給定值控制單元，PID作用單元及手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換單元等三個(gè)主要單元，如圖6所示。PID作用單元②接受給定值控制單元產(chǎn)生的誤差信號(hào)e，并按給定控制律算出閉環(huán)控制信號(hào) 。 圖5 圖6 PID單元原理電路 4單級(jí)倒立擺的系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)的目的是使系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，即保持倒立擺在垂直的位置，使小車在外力作用下其位移以較小的誤差跟隨輸入的變化。 。 設(shè)原系統(tǒng)小車的質(zhì)量M＝，擺的質(zhì)量m＝，擺長(zhǎng)2L=，重力加速度 進(jìn)入MATLAB的工作環(huán)境之后，通過(guò)鍵盤輸入MATLAB命令，便可以執(zhí)行相應(yīng)的操作了，這與DOS的操作十分接近。（見圖7） 圖7 G (s)的單位階躍響應(yīng)及極零點(diǎn)分布 s=tf(39。) Transfer function: s sys=tf(1，[1 0 ]) Transfer function: 1 s^2 + step(sys) pzmap(sys) 本實(shí)驗(yàn)采用MATLAB軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證了PID控制器中各個(gè)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能的影響，在大量的仿真結(jié)果中進(jìn)行比較和挑選，同時(shí)根據(jù)調(diào)節(jié)時(shí)間3s的設(shè)計(jì)要求，最后確定PID控制器的各參數(shù)分別為：微分時(shí)間系數(shù) =1，積分時(shí)間系數(shù)T =1，比例系數(shù) K =20。 的單位階躍響應(yīng) 結(jié)論 倒立擺系統(tǒng)的控制研究長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為是控制理論極其應(yīng)用領(lǐng)域里引起人們極大興趣的問(wèn)題。 本文以經(jīng)典控制理論為基礎(chǔ)，建立了小車倒立擺系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，使用PID控制法設(shè)計(jì)出確定參數(shù)下的控制器使系統(tǒng)穩(wěn)定。
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