现代控制理论课设剖析.ppt

基于极点配置的一级倒立摆系统设计 现代控制理论课程设计 自动化 1103班 于淑晓 贺庆杰 郭小平 纲要 一、目的 二、设计任务 三、设计基本步骤 四、仿真 一、目的 加强对学生控制系统设计和应用能力的培养。 培养学生的创新意识，提高学生的动手和分析问题、解决问题的能力。 了解国内外以及倒立摆的发展状况。 二、设计基本步骤 图1 倒立摆系统的结构图 在有限轨道上运行的小车 与小车相连的转杆 小车驱动装置 稳定控制器 1.倒立摆系统的组成 2.建立数学模型 现代控制理论课程设计 图2 倒立摆的受力分析示意图 图3 摆的受力分析 图4 小车的受力分析图 现代控制理论课程设计 摆的转动方向： 摆的垂直方向： 报的水平方向： 小车的水平方向： 联立各方程组得： 2.建立状态空间方程 现代控制理论课程设计 将V和H消去并对方程组进行线性化处理得： 选取状态向量： 则状态方程为： 现代控制理论课程设计 式中， ， 。 ， 。 现代控制理论课程设计 3.设计控制器 系统稳定性分析： ， ， ， 由特征方程可知，存在不稳定的开环极点为 。 采用秩判据的方法进行能控性判断： 是满秩，且秩与系统的阶数相同，故系统是完全可控的且秩与系统的阶数。 通过特征多项式、能控规范型判别阵、系统的期望特征方程得控制器： 四、软件仿真 图5 倒立摆极点配置仿真框图 1.倒立摆极点配置仿真框图 请看 仿真 现代控制理论课程设计 2.仿真结果 图6 MATALAB SIMULINK仿真结果 END 现代控制理论课程设计 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *