一级倒立摆课程设计--倒立摆PID控制及其Matlab仿真
倒立摆PID控制及其Matlab仿真
学生姓名:
学 院: 电气信息工程学院
专业班级:
任课教师:
2014 年 6 月 5 日
倒立摆PID控制及其Matlab仿真
Inverted Pendulum PID Control and Its Matlab Simulation
摘 要
倒立摆系统是一个典型的快速、多变量、非线性、不稳定系统,对倒立摆的控制研究无论在理论上和方法上都有深远的意义。 本论文以实验室原有的直线一级倒立摆实验装置为平台,重点研究其PID控制方法,设计出相应的PID控制器,并将控制过程在MATLAB上加以仿真。
本文主要研究内容是:首先概述自动控制的发展和倒立摆系统研究的现状;介绍倒立摆系统硬件组成,对单级倒立摆模型进行建模,并分析其稳定性;研究倒立摆系统的几种控制策略,分别设计了相应的控制器,以MATLAB为基础,做了大量的仿真研究,比较了各种控制方法的效果;借助固高科技MATLAB实时控制软件实验平台;利用设计的控制方法对
单级倒立摆系统进行实时控制,通过在线调整参数和突加干扰等,研究其实时性和抗千扰等性能;对本论文进行总结,对下一步研究作一些展望。
关键词:倒立摆;PID控制器;MATLAB仿真
设计报告正文
1.简述一级倒立摆系统的工作原理;
倒立摆
倒立摆是一个数字式的闭环控制系统,其工作原理为:角度、位移信号检测电路获取后,由微分电路获取相应的微分信号。这些信号经A/D转换器送入计算机,经过计算及内部的控制算法解算后得到相应的控制信号,该信号经过D/A变换、再经功率放大由执行电机带动皮带卷拖动小车在轨道上做往复运动,从而实现小车位移和倒立摆角位移的控制。