推荐星级:
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

倒立摆实验报告(根轨迹)

更新时间:2019-12-24 20:15:34 大小:709K 上传用户:xuzhen1查看TA发布的资源 标签:倒立摆 下载积分:0分 评价赚积分 (如何评价?) 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

一、实验内容

(1)完成.直线倒立摆建模、仿真与分析;

(2)完成直线一级倒立摆根轨迹校正与仿真控制实验:

1)理解并掌握根轨迹控制的原理和方法,并应用于直线一级倒立摆的控制;

2)在Simulink 中建立直线一级倒立摆模型,通过实验的方法调整根轨迹参数并仿

真波形;

3)当仿真效果达到预期控制目标后,下载程序到控制机,进行物理实验并获得实

际运行图形。

二、实验过程

1. 实验原理

(1)直线倒立摆建模方法

倒立摆是一种有着很强非线性且对快速性要求很高的复杂系统, 为了简化直线一级倒立

摆系统的分析,在实际的建模过程中,我们做出以下假设:

1、忽略空气阻力;

2、将系统抽象成由小车和匀质刚性杆组成;

3、皮带轮和传送带之间无滑动摩擦,且传送带无伸长现象;

4、忽略摆杆和指点以及各接触环节之间的摩擦力。

实际系统的模型参数如下表所示:

(2)直线一级倒立摆根轨迹校正控制原理

基于根轨迹法校正的基本思想是:假设系统的动态性能指标可由靠近虚轴的一对共轭

闭环主导极点来表征, 因此, 可把对系统提出的时域性能指标的要求转化为一对期望闭环主

导极点。确定这对闭环主导极点的位置后, 首先根据绘制根轨迹的相角条件判断一下它们是

否位于校正前系统的根轨迹上。如果这对闭环主导极点正好落在校正前系统的根轨迹上, 则

无需校正,只需调整系统的根轨迹增益即可;否则,可在系统中串联一个超前校正装置。

常见的校正器有超前校正、滞后校正以及超前滞后校正等。


部分文件列表

文件名 大小
倒立摆实验报告(根轨迹).pdf 709K

部分页面预览

(完整内容请下载后查看)
专 业 实 验 报 告  
学生姓名  
实验名称  
学号  
倒立摆与自动控制原理实验  
指导老师  
实验时间  
2014 7 5 日  
一、实验内容  
1)完成 .直线倒立摆建模、仿真与分析;  
2)完成直线一级倒立摆根轨迹校正与仿真控制实验:  
1)理解并掌握根轨迹控制的原理和方法,并应用于直线一级倒立摆的控制;  
2)在 Simulink 中建立直线一级倒立摆模型,通过实验的方法调整根轨迹参数并仿  
真波形;  
3)当仿真效果达到预期控制目标后,下载程序到控制机,进行物理实验并获得实  
际运行图形。  
二、实验过程  
1. 实验原理  
1)直线倒立摆建模方法  
倒立摆是一种有着很强非线性且对快速性要求很高的复杂系统,  
摆系统的分析,在实际的建模过程中,我们做出以下假设:  
为了简化直线一级倒立  
1、 忽略空气阻力;  
2、 将系统抽象成由小车和匀质刚性杆组成;  
3、 皮带轮和传送带之间无滑动摩擦,且传送带无伸长现象;  
4、 忽略摆杆和指点以及各接触环节之间的摩擦力。  
实际系统的模型参数如下表所示:  
M
m
b
l
小车质量  
0.618  
0.0737  
0.1  
kg  
kg  
摆杆质量  
小车摩擦系数  
N/m/sec  
m
摆杆转动轴心到  
杆质心的长度  
0.1225  
I
摆杆惯量  
0.0034  
9.8  
kg*m*m  
kg.m/s  
g
重力加速度  
1
2)直线一级倒立摆根轨迹校正控制原理  
基于根轨迹法校正的基本思想是:假设系统的动态性能指标可由靠近虚轴的一对共轭  
闭环主导极点来表征, 因此把对系统提出的时域性能指标的要求转化为一对期望闭环主  
导极点。 确定这对闭环主导极点的位置后, 首先根据绘制根轨迹的相角条件判断一下它们是  
否位于校正前系统的根轨迹上。 如果这对闭环主导极点正好落在校正前系统的根轨迹上,  
无需校正,只需调整系统的根轨迹增益即可;否则,可在系统中串联一个超前校正装置。  
常见的校正器有超前校正、滞后校正以及超前滞后校正等。  
2. 实验方法  
1)直线倒立摆建模、仿真与分析  
利用牛顿 -欧拉方法建立直线一级倒立摆系统的数学模型;依照根轨迹设计的步骤得到  
系统的控制器,利用 MA TLAB Simulink 中的工具进行仿真分析。  
3)直线一级倒立摆根轨迹校正控制  
利用 MATLAB Simulink 来实现根轨迹校正控制参数设定和仿真,并利用该参数来设定  
只限一级倒立摆的根轨迹校正控制器值,分析和仿真倒立摆的运行情况。  
3. 实验装置  
直线单级倒立摆控制系统硬件结构框图如图  
1 所示括计算机、 I/O 设备服系统、  
倒立摆本体和光电码盘反馈测量元件等几大部分,组成了一个闭环系统。  
1 一级倒立摆实验硬件结构图  
对于倒立摆本体而言, 可以根据光电码盘的反馈通过换算获得小车的位移,  
小车的速度  
信号可以通过差分法得到。 摆杆的角度由光电码盘检测并直接反馈到  
I/O 设备度信号可  
以通过差分法得到。计算机从 I/O 设备中实时读取数据,确定控制策略(实际上是电机的输  
出力矩),并发送给 I/O 设备I/O 设备产生相应的控制量,交与伺服驱动器处理,然后使电  
机转动,带动小车运动,保持摆杆平衡。  
2

全部评论(0)

暂无评论