电气系统综合设计实验报告直线一级倒立摆控制系统设计.pdfVIP

饭疏食，饮水，曲肱而枕之，乐亦在其中矣。不义而富且贵，于我如浮云。——《论语》

电气控制系统设计

——直线一级倒立摆控制系统设计

学院轮机工程学院班级电气1111

姓名李杰学号36

姓名韩学建学号35

成绩指导老师肖龙海

2014年12月25日

小组成员与分工：

韩学建

主要任务：二阶系统建模与性能分析,二阶控制器的设计,二阶系统的数字

仿真与调试,二阶系统的实物仿真与调试;二阶状态观测器的数字仿真与

调试,二阶状态观测器的实物仿真与调试;

李杰

主要任务：四阶系统建模与性能分析,四阶控制器的设计,四阶系统的数字

仿真与调试,四阶系统的实物仿真与调试;四阶状态观测器的数字仿真与

调试,四阶状态观测器的实物仿真与调试;

前言

倒立摆系统是非线性、强耦合、多变量和自然不稳定的系统,倒立摆

是机器人技术、控制理论、计算机控制等多个领域、多种技术的有机结合,

其被控系统本身又是一个绝对不稳定、高阶次、多变量、强耦合的非线性

系统,可以作为一个典型的控制对象对其进行研究;倒立摆系统作为控制

理论研究中的一种比较理想的实验手段,为自动控制理论的教学、实验和

科研构建一个良好的实验平台,以用来检验某种控制理论或方法的典型方

饭疏食，饮水，曲肱而枕之，乐亦在其中矣。不义而富且贵，于我如浮云。——《论语》

案,促进了控制系统新理论、新思想的发展;

本报告通过设计二阶、四阶两种倒立摆控制器来加深对实际系统进行

建模方法的了解和掌握随动控制系统设计的一般步骤及方法;熟悉倒立摆

系统的组成及基本结构并利用MATLAB对系统模型进行仿真,利用学习的

控制理论对系统进行控制器的设计,并对系统进行实际控制实验,对实验

结果进行观察和分析,研究调节器参数对系统动态性能的影响,非常直观

的了解控制器的控制作用;

目录

第一章设计的目的、任务及要求

倒立摆系统的基本结构…………………4

设计的目的………………4

设计的基本任务…………4

设计的要求………………4

设计的步骤………………5

第二章一级倒立摆建模及性能分析

微分方程的推导…………5

系统的稳定性和能控能观性分析………11

二阶的能观性、能控性分析……………13

四阶的能观性、能控性分析……………18

第三章倒立摆系统二阶控制器、状态观测器的设计与调试

设计的要求………………22

极点配置…………………22

控制器仿真设计与调试…………………