D_倒立摆与自动控制原理实验V30.docx

Googol?Technology 倒立摆与  自动控制原理实验 固高科技（深圳）有限公司  V3.0  ??2012?Googol  二○一二年 1  固高科技（深圳）有限公司 GOOGOL?TECHNOLOGY?(SHENZHEN)?LTD 版权声明 固高科技（深圳）有限公司 保留所有版权 . 固高科技有限公司（以下简称固高科技）具有本产品及其软件的专利权、版权和其它知 识产权。未经授权，不得直接或间接的复制、制造、加工、使用本产品及相关部分。 直线倒立摆系统?GLIP?系列包含《直线倒立摆系统?GLIP?系列安装与使用手册》和《倒立 摆与自动控制原理实验》。 声明 固高科技保留在不预先通知的情况下修改设备和文档的权力。 固高科技不承担由于使用本说明书或本产品不当所造成的直接的、间接的、特殊的、附 带的、或相应的损失和赔偿。 商标声明 Windows??和??Microsoft??为?Microsoft??公司注册商标。 Mathematica?为沃尔夫勒姆研究公司（Wolfram?Research?Inc.)公司注册商标。 Matlab?为?Mathworks?公司注册商标 ?Googol?2012 I 安全注意事项 直线倒立摆系统主要用于教学和科研。在安装、使用和维护之前，请仔细阅读本安装手 册。请将本手册妥善保存，以备需要时随时查阅。 使用注意事项 使用（安装、运转、保养、检修）前，请务必熟悉并全部掌握本手册和其它相关资料， 在熟知全部机器知识、安全知识、以及注意事项后再使用设备。 本手册将安全注意事项分为“危险”“注意”“强制”“禁止”分别记载。 表??1-1?警告标志 另外，即使“注意”所记载的内容，也可能因为不同的情况产生严重后果，因此任何一条注 意事项都很重要，在设备使用过程中请严格遵守。 虽然不符合“危险”“注意”的内容，但是用户在使用过程中必须严 格遵守的事项，在相关地方以记载。 ?Googol?2012 II ? 本手册记述了安全上一般应该注意的事项，在实际实验环境下用于实验研究 人员的安全措施不可能完全记载，敬请原谅。 ? 为了安全的使用直线倒立摆控制系统，用户必须按照本说明书的要求对设备 操作及维护人员进行安全教育，直接操作人员必须认真阅读直线倒立摆系统 所有说明书。 ? 本手册中的图以及相片，为代表性实例，和实际产品可能有所不同； ? 由于破损或是丢失说明书需要定购说明书，请与我公司销售部门联系； ? 客户自行进行产品改造，不在本公司保修范围之内，本公司概不负责。 ? 在操作运行的机器中，存在一定的危险，请实验人员注意可能会出现的危险 情况。 ?Googol?2012 III 内容简介 这是一本为工科自动化和机电一体化的专科、本科以及研究生编写的实验教科书，可以 作为控制领域各门控制课程的配套实验教材，本书的主要内容包括经典控制理论的部分实验 内容和现代控制理论的部分实验内容，经典控制理论内容包括实际系统模型的建立、根轨迹 分析和控制器设计、频率响应分析、PID??控制分析等内容，现代控制理论内容主要包括状态 空间极点配置和线性最优控制?LQR?方法，本书实验内容主要基于固高科技倒立摆完成。 ?Googol?2012 IV 前言 前言 倒立摆是进行控制理论研究的典型实验平台。由于倒立摆系统的控制策略和杂技运动员 顶杆平衡表演的技巧有异曲同工之处，极富趣味性，而且许多抽象的控制理论概念如系统稳 定性、可控性和系统抗干扰能力等等，都可以通过倒立摆系统实验直观的表现出来，因此在 欧美发达国家的高等院校，它已成为必备的控制理论教学实验设备。学习自动控制理论的学 生通过倒立摆系统实验来验证所学的控制理论和算法，非常的直观、简便，在轻松的实验中 对所学课程加深了理解。 倒立摆不仅仅是一种优秀的教学实验仪器，同时也是进行控制理论研究的理想实验平台。 由于倒立摆系统本身所具有的高阶次、不稳定、多变量、非线性和强耦合特性，许多现代控 制理论的研究人员一直将它视为典型的研究对象，不断从中发掘出新的控制策略和控制方法， 相关的科研成果在航天科技和机器人学方面获得了广阔的应用。二十世纪九十年代以来，更 加复杂多种形式的倒立摆系统成为控制理论研究领域的热点，每年在专业杂志上都会有大量 的优秀论文出现。 固高科技有限公司（以下简称固高科技）为高等院校的自动控制教学提供了整套基于倒 立摆系统的实验解决方案。包括各种摆的开发生产、实验内容的安排和配置，以及对应的自 动控制理论教学内容和相关经典教材的推荐。固高科技开发生产的倒立摆系列包括直线运动 型、圆周运动型和复合倒立摆三个大系列，主要特点包括： 开放性：采用四轴运动控制板卡，机械部分和电气部分非常容易扩展，可以根据用户需 要进行配置。系统软件接口充分开放，