倒立摆课程设计倒立摆系统控制器设计.doc

自动控制理论课程设计 倒立摆系统的控制器设计 学生姓名： 指导教师： 班 级： 重庆大学自动化学院 二O一三年一月 课程设计指导教师评定成绩表 项目 分值 优秀 (100x≥90) 良好 (90x≥80) 中等 (80x≥70) 及格 (70x≥60) 不及格(x60) 评分 参考标准 参考标准 参考标准 参考标准 参考标准 学习态度 15 学习态度认真，科学作风严谨，严格保证设计时间并按任务书中规定的进度开展各项工作 学习态度比较认真，科学作风良好，能按期圆满完成任务书规定的任务 学习态度尚好，遵守组织纪律，基本保证设计时间，按期完成各项工作 学习态度尚可，能遵守组织纪律，能按期完成任务 学习马虎，纪律涣散，工作作风不严谨,不能保证设计时间和进度 技术水平与实际能力 25 设计合理、理论分析与计算正确，实验数据准确，有很强的实际动手能力、经济分析能力和计算机应用能力，文献查阅能力强、引用合理、调查调研非常合理、可信 设计合理、理论分析与计算正确，实验数据比较准确，有较强的实际动手能力、经济分析能力和计算机应用能力，文献引用、调查调研比较合理、可信 设计合理，理论分析与计算基本正确，实验数据比较准确，有一定的实际动手能力，主要文献引用、调查调研比较可信 设计基本合理，理论分析与计算无大错，实验数据无大错 设计不合理，理论分析与计算有原则错误，实验数据不可靠，实际动手能力差，文献引用、调查调研有较大的问题 创新 10 有重大改进或独特见解，有一定实用价值 有较大改进或新颖的见解，实用性尚可 有一定改进或新的见解 有一定见解 观念陈旧 论文(计算书、图纸)撰写质量 50 结构严谨，逻辑性强，层次清晰，语言准确，文字流畅，完全符合规范化要求，书写工整或用计算机打印成文；图纸非常工整、清晰 结构合理，符合逻辑，文章层次分明，语言准确，文字流畅，符合规范化要求，书写工整或用计算机打印成文；图纸工整、清晰 结构合理，层次较为分明，文理通顺，基本达到规范化要求，书写比较工整；图纸比较工整、清晰 结构基本合理，逻辑基本清楚，文字尚通顺，勉强达到规范化要求；图纸比较工整 内容空泛，结构混乱，文字表达不清，错别字较多，达不到规范化要求；图纸不工整或不清晰 指导教师评定成绩： 指导教师签名： 年 月 日 重庆大学本科学生课程设计任务书 课程设计题目 倒立摆系统的控制器设计 学院 自动化学院 专业 自动化 年级 2010级 1、已知参数和设计要求： M：小车质量 1.096kg m：摆杆质量 0.109kg b：小车摩擦系数 0.1N/sec l：摆杆转动轴心到杆质心的长度 0.25m I：摆杆惯量 0.0034kgm2 根轨迹法频率特性法设计控制器性能指标调整PID控制器参数，使系统满足的性能指标利用根轨迹法设计控制器使得校正后系统的性能指标满足调整时间 最大超调量 利用频率特性法设计控制器，使得校正后系统的性能指标满足： (1) 系统的静态位置误差常数为10； (2) 相位裕量为 50(； (3) 增益裕量等于或大于10。 设计或调整PID控制器参数，使得校正后系统的性能指标满足： 调整时间 最大超调量 学生应完成的工作： 1、利用设计指示书中的实际参数，建立倒立摆的实际数学模型。 2、进行开环系统的时域分析。 3、利用根轨迹法设计控制器，进行闭环系统的仿真分析。 4、利用频域法设计控制器，进行闭环系统的仿真分析。 5、设计或调整PID控制器参数，进行闭环系统的仿真分析。 6、设计的控制器在倒立摆系统上实时控制实验。 7、完成课程设计报告。 参考资料： 1、固高科技有限公司.直线倒立摆安装与使用手册R1.0，2005 、固高科技有限公司. 固高MATLAB实时控制软件用户手册，2005 、Matlab/Simulink相关资料 、，. 自动控制原理. ：，20、胡寿松. 自动控制原理. 北京：科学出版社，200、Katsuhiko Ogata. 现代控制工程. 北京：电子工业出版社，2003 1、布置课程设计任务；消化课程设计内容，查阅并参考相关资料，进行初步设计（3天）； 2、按课程设计的要求进行详细设计（3天））） 指导教师 （签名） 学 生 （签名）  目录 1 引言 1 2 数学模型的建立 2 2.1 建模方法 2 2.2 小车倒立摆实际数学模型的建立 2 2.2.1 一级倒立摆动力学方程的建立(微分法) 2 2.2.2 实际系统的数学模型 5 3 开环响应分析 5 4 根轨迹法设计 7 4.1根轨迹分析 7 4