基于MAＴＬＡB的倒立擺控制系統仿真

摘　 要

自動控制原理(包括經典部分和現代部分)是電氣信息工程學院學生的一門必修專業基礎課，課程中的一些概念相對比較抽象，如系統的穩定性、可控性、收斂速度和抗干擾能力等。倒立擺系統是一個典型的非線性、強耦合、多變量和不穩定系統，作為控制系統的被控對象，它是一個理想的教學實驗設備,許多抽象的控制概念都可以通過倒立擺直觀地表現出來。本文以一級倒立擺為被控對象，用經典控制理論設計控制器(ＰＩD控制器)的設計方法和用現代控制理論設計控制器(極點配置)的設計方法,通過ＭATLAＢ仿真軟件的方法來實現。

關鍵詞:　一級倒立擺 ＰＩＤ控制器 極點配置

Invertｅd　penｄulum cｏｎtroｌlinｇ ｓysｔem

ｓimulation ｂasｅｄ on tｈe MATＬAB

ＡＢSＴRACT

Ａutｏmａｔiｃ　coｎtroｌ tｈｅory (ｉnｃludｉng classicaｌ partｓ and mｏｄern ｐarts) is a　compｕlsｏｒy sｐeciaｌｉｚed fｕnｄaｍentａl　cｏursｅ oｆ ｔhe ｓtｕｄeｎｔｓ　majored in eleｃtrｉcal　ｅｎｇｉneering. Some ｏf　the ｃｕrricuｌｕm concｅpt is relatively　abｓｔract, ｓuｃh as thｅ ｓtabiliｔy, ｃｏntrｏllａbilｉｔy, cｏｎvｅrgence rａte　ａnd tｈe aｎti-ｉnｔerfeｒence　abｉlity of syｓｔem.　Ｉｎverteｄ pendulｕm syｓtem is ａ typｉｃaｌ　nonｌinear, strｏng　ｃoupling， multｉvａriablｅ ａnd　ｕｎstａble system.　Ｉt　iｓ an　ideａl　tｅachiｎg exｐerｉmｅntal ｅqｕｉpｍent　ａs a ｃontrolled　object,　by　whｉcｈ maｎｙ　absｔract conｔrol cｏncepts ｃaｎ ｂe came out　dｉrectly. Thiｓ　pａper　chose　fｉrst-order inveｒｔｅｄ　penduｌum as thｅ　coｎtｒｏlled　objeｃt. Fiｒst, the ＰID　controｌler ｗａｓ designed witｈ clａssiｃal cｏntｒol tｈeｏry． Theｎ pole－ａssigｎment ｍethod　was ｄｉscusseｄ　with　mｏdern control ｔheｏry. Aｔ laｓt, the　efｆｅctneｓｓ of ｔhｅ tｗo　ｍｅthods was　ｖerifiｅｄ ｂｙ MＡTLＡB sｉmulatioｎ　ｓｏｆtwaｒe.

KＥY WＯRＤS: Ｆｉｒｓt-oｒｄｅｒ invertｅd peｎdｕlum PID ｃｏntroｌｌｅr 　 pole-aｓｓignｍent

目　 錄

TＯC \o ＂1-3＂ \h \ｚ \u

HYPEＲＬＩNK ＡＢSＴRＡCT　ＰAGEREF ＿Toc32562267３ \h　ＩI

HＹPERLINK ＼l ＂_Toc32562２６74" １　緒論 PAGEＲEF ＿Tｏc3２５6２26７4 ＼ｈ　１

ＨYPＥRLINK 1．1 倒立擺的控制方法 ＰAＧERＥF _Ｔoc3２5６22675 ＼h　1

ＨYPＥRＬINK \ｌ　＂_Toc325６２26７6" 1.2 ＭＡTLAB／Ｓimuｌｉnk簡介 PAGEＲEＦ　_Tｏc3２56２267６　\h　2

1.３ 主要內容 PAGＥREＦ _Ｔoｃ3２562２6７7 \h　3

HＹPERLINK 2　一級倒立擺 PAGERＥF _Toc3256２２678 ＼h　３

ＨＹPERLINK 2．1　實驗設備簡介?　PAＧEＲEF _Toc325622679 \h 3

HYPERLＩＮＫ \l ＂_Ｔoc３25622６８0" 3 直線一級倒立擺的數學模型　PＡＧEREF _Tｏc３2５6２26８０ \h 4

ＨYＰEＲLINK \l ＂_Tｏｃ３２５62２６81"　３.1 直線一級倒立擺數學模型的推導　PＡGＥＲEF _Toc３２5６22６81 \h　4

ＨYPERLＩNK ＼l "_Toc３２56２2682"　３.1.1 微分方程模型 PＡＧＥREF _Toc3２562２68２ \h ６

ＨYＰEＲLIＮＫ 3.１.2　傳遞函數模型? PAGＥＲＥF　_Ｔoc3256２2683　\h 7

HＹ

總結

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