單級倒立擺經典控制系統(tǒng)(已改無錯字)
2022-08-27 00:24:34 本頁面
【正文】 的某種組合，如比例－微分、比例－積分、比例－積分－微分等組合控制規(guī)律，以實現(xiàn)對被控對象的有效控制。 比例微分—微分（P ID）控制定律 具有比例—積分—微分控制規(guī)律的控制器，稱PID控制器。這種組合具有三種基本控制規(guī)律各自的特點，其運動方程為 當利用PID控制器進行串聯(lián)校正時，除可使系統(tǒng)的型別提高一級外，還將提供兩個負實零點。與PI控制器相比，除了同樣具有提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能的優(yōu)點外，還多提供了一個負實零點，從而在提高系統(tǒng)動態(tài)性能方面，具有更大的優(yōu)越性。因此，在工業(yè)過程控制系統(tǒng)中，廣泛使用PID控制器。PID控制器各部分參數(shù)的選擇，在系統(tǒng)現(xiàn)場調試中最后確定。通常，應使I部分發(fā)生在系統(tǒng)頻率特性的低頻段，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能；而使D部分發(fā)生在系統(tǒng)頻率特性的中頻段，以改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。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/自動轉換單元等三個主要單元，如圖6所示。圖中，給定值單元①接收工業(yè)控制過程的測量量c，以及控制裝置的給定值 。PID作用單元②接受給定值控制單元產生的誤差信號e，并按給定控制律算出閉環(huán)控制信號 。手動/自動單元③在“自動A位置時，將PID單元的輸出信號 送入工業(yè)過程，此時工業(yè)過程在閉環(huán)中受到控制；而在“手動M位置時，把用戶直接在控制器上調整手動輸出信號 送至工業(yè)過程，于是系統(tǒng)采用開環(huán)控制方式。 圖5 PID控制器原理性結構 實用PID控制器的傳遞函數(shù)可以表示為 PID單元的原理電路如圖7所示。 圖6 PID單元原理電路 4單級倒立擺的系統(tǒng)控制器設計 控制系統(tǒng)的目的是使系統(tǒng)動態(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。由于系統(tǒng)的動態(tài)響應主要是由它的極點位置決定的，而假如系統(tǒng)是狀態(tài)完全能控的，即可使系統(tǒng)得到良好的動態(tài)性能。 。本課題將采用PID控制法為系統(tǒng)設計控制器。 設原系統(tǒng)小車的質量M＝，擺的質量m＝，擺長
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