毕业设计 倒立摆系统,共34页,6906字 摘 要 倒立摆系统是一种多变量、非线性和自然不稳定的系统,通常用来检验控制方法对多变量、非线性和快速系统的控制能力,是控制理论研究中较为理想的实验装置。本文以倒立摆系统为实验平台,提出了基于状态空间法倒立摆的控制方法,并进行了仿真和实际系统的实验。本文主要进行了以下工作,介绍了倒立摆系统的各种控制方法,包括PID控制方法,状态空间控制设计,其中对状态空间法进行了较为详细的介绍;采用了牛顿-欧拉方法建模;提出用状态空间控制方法来实现对一级倒立摆系统的稳定控制,并进行了仿真实验;在实验仿真中,用状态空间控制方法在实际倒立摆系统上进行验证,实现了摆杆的平衡控制,验证了该方案有一定的抗干扰能力。 关键词:倒立摆系统;传递函数;状态空间法 目 录 1绪论…………………………………………………………………………………………1 1.1 倒立摆系统稳定性研究的意义…………………………………………………………………1 1.2 倒立摆系统的研究方法…………………………………………………………………………1 1.2.1 方法综述………………………………………………………………………………………1 1.2.2 为什么采用状态空间研究方法…………………………………………………………………2 1.3 主要研究的内容…………………………………………………………………………………3 2数学建模……………………………………………………………………………………4 2.1 建模过程…………………………………………………………………………………………4 2.1.1 倒立摆系统的数学描述………………………………………………………………………4 2.1.2 传递函数………………………………………………………………………………………6 2.2 模型特征…………………………………………………………………………………………7 3控制器设计…………………………………………………………………………………8 3.1 目标 ………………………………………………………………………………………………8 3.2 控制方案…………………………………………………………………………………………8 3.3 方案分析 …………………………………………………………………………………………8 4仿真与实验…………………………………………………………………………………15 4.1 仿真………………………………………………………………………………………………15 4.1.1 开环系统特征…………………………………………………………………………………15 4.1.2 闭环系统特征…………………………………………………………………………………17 4.2 实验………………………………………………………………………………………………26 4.2.1 过程……………………………………………………………………………………………………26 4.2.2 体会……………………………………………………………………………………………………28 5结束语………………………………………………………………………………………29 致谢……………………………………………………………………………………………………30 参考文献………………………………………………………………………………………………31 |
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