重庆大学自动控制原理课程设计——倒立摆系统的控制器设计.docVIP

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：曾云凤

指导教师：黄建明

班级：自动化六班

重庆大学自动化学院

二O一三年十二月

课程设计指导教师评定成绩表

工程

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

学习态度比拟认真，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，根本保证设计时间，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，纪律松散，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，实验数据比拟准确，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、调查调研比拟合理、可信

设计合理，理论分析与计算根本正确，实验数据比拟准确，有一定的实际动手能力，主要文献引用、调查调研比拟可信

设计根本合理，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那么错误，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

有重大改良或独特见解，有一定实用价值

有较大改良或新颖的见解，实用性尚可

有一定改良或新的见解

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，完全符合标准化要求，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，文章层次清楚，语言准确，文字流畅，符合标准化要求，书写工整或用计算机打印成文；图纸工整、清晰

结构合理，层次较为清楚，文理通顺，根本到达标准化要求，书写比拟工整；图纸比拟工整、清晰

结构根本合理，逻辑根本清楚，文字尚通顺，勉强到达标准化要求；图纸比拟工整

内容空泛，结构混乱，文字表达不清，错别字较多，达不到标准化要求；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、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

建立以小车加速度为系统输入，以摆杆角度为系统输出的被控对象数学模型。分别用根轨迹法、频率特性法设计控制器使闭环系统满足要求的性能指标；调整PID控制器参数，使闭环系统满足要求的性能指标。

2、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

3、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10dB。

4、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，通过机理推导，建立倒立摆系统的实际数学模型。

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、将所设计的控制器在倒立摆系统上进行实时控制实验。

7、完成课程设计报告。

参考资料：

1、固高科技.直线倒立摆安装与使用手册R1.0，2005

2、固高科技.固高MATLAB实时控制软件用户手册，2005

3、Matlab/Simulink相关资料

4、谢昭莉，李良筑，杨欣.自动控制原理.北京：机械工业出版社，2012

5、胡寿松.自动控制原理〔第五版〕.北京：科学出版社，2007

6、KatsuhikoOgata.现代控制工程.北京：电子工业出版社，2003

课程设计的工作方案：

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〕；

3、进行实时控制实验，并按课程设计的标准要求撰写设计报告〔3天〕；

4、课程设计辩论，实时控制验证〔1天〕。

任务下达日期2013年12月20日

完成日期