南京工程学院控理论应用课程设计任务书.doc

南京工程学院 课程设计任务书（1-10） 课 程 名 称 控制理论应用课程设计 院（系、部、中心） 自动化学院 专 业 自动化专业 班 级 自动化111/112/113/114,数控121 起 止 日 期 2014.5-2014.6 指 导 教 师 汤玉东 林健/刘娣 1．课程设计应达到的目的 1 .综合运用相关控制理论知识独立完成倒立摆系统控制器设计、仿真与实物调试。 2. 通过查阅手册和文献资料，培养学生独立分析问题和解决实际问题的能力。 3. 掌握控制系统设计与仿真方法。 4. 学会撰写课程设计与实践报告。 5. 培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。 2．课程设计题目及要求 针对固高一级、二级直线倒立摆系统，设计相应的控制器，实现对倒立摆系统的稳定控制。 【设计指标】 任务（1） 控制对象：一级直线倒立摆控制系统。 控制器：模糊控制器（模糊集合划分7级，采用对称三角函数）。 实现小车位置、摆杆角度的稳定控制。 要求实现实物调试。 任务（2） 控制对象：一级直线倒立摆控制系统。 控制器：模糊控制器（模糊集合划分9级，采用对称三角函数）。 实现小车位置、摆杆角度的稳定控制。 要求实现实物调试。 任务（3） 控制对象：一级直线倒立摆控制系统。 控制器：PID控制方法。 实现摆杆角度的稳定控制。 要求实现实物调试。 任务（4） 控制对象：一级直线倒立摆控制系统。 控制器：根轨迹控制方法。 实现摆杆角度的稳定控制。 要求实现实物调试。 任务（5） 控制对象：一级直线倒立摆控制系统。 控制器：极点配置方法。 实现小车位置、实现摆杆角度的稳定控制。 要求实现实物调试。 任务（6） 控制对象：一级直线倒立摆控制系统。 控制器：最优控制方法。 实现小车位置、实现摆杆角度的稳定控制。 要求实现实物调试。 任务（7） 控制对象：一级直线倒立摆控制系统。 控制器：双闭环PID控制器。 实现小车位置、实现摆杆角度的稳定控制。 任务（8） 控制对象：二级直线倒立摆控制系统。 控制器：最优控制器 实现小车位置、摆杆角度的稳定控制。 任务（9） 控制对象：二级直线倒立摆控制系统。 控制器：模糊控制器（模糊集合划分7级，采用对称三角函数）。 实现小车位置、摆杆角度的稳定控制。 。 任务（10） 控制对象：二级直线倒立摆控制系统。 控制器：模糊控制器（模糊集合划分9级，采用对称三角函数）。 实现小车位置、摆杆角度的稳定控制。 3．课程设计任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等要求〕 根据上面所给定的功能要求，结合不同的设计指标，每个同学应独立完成设计任务，达到设计指标要求。其他的技术指标、参数要求，参考有关文献、资料和产品说明书各自选定。有些参数、资料查不到，可参考相近的设定。 [设计任务] 针对固高一级、二级直线倒立摆系统，设计相关控制器，实现对倒立摆系统的稳定控制。 【工作量要求】 （1）系统模型建立 （2）进行相关控制器设计，进行必要的参数计算和估算。 （3）在matlab环境下进行仿真分析 报告中附上相应的仿真模型图，仿真结果图以及相关分析。 （4）在matlab环境下进行仿真分析，进行实物调试（实物调试的题目）。 报告中附上相应的实物调试程序，倒立摆运行图以及相关分析。 （5）写出设计说明书，画出原理图。 4．主要参考文献 [1] 倒立摆与自动控制原理实验，固高科技有限公司，2005。[2] 直线倒立摆安装与使用手册，固高科技有限公司，2005。[3] 《自动控制原理及其应用》，高等教育出版社，黄坚主编，200年。[4] 《自动控制原理》，科学出版社，胡寿松，200年。[5] 《智能控制技术》，韦巍著，机械工业出版社，2000。[6] 《智能控制技术》，易继锴、侯媛彬编著，北京工业大学出版社，1999 控制器设计总体设计。 根据设计的要求和条件进行认真分析与研究，找出关键问题。广开思路，利用巳有的各种理论知识，设计出相应的控制器，具体参数可边调试边确定。 仿真调试 在matlab环境下构建相应的仿真模型，并仿真调整相应的控制器参数，获取满足要求的控制器。 实物调试，并验收 通过倒立摆实物的控制验证控制器的有效性。 进一步完善设计工作，写出设计说明书 6．成绩考核