倒立擺在matlab的simulink庫下的仿真

1、倒立擺在 倒立擺在 matlab 的 simulink 庫下的仿真 庫下的仿真倒立擺是處于倒置不穩(wěn)定狀態(tài)，人為控制使其處于動態(tài)平衡的一種擺。對 于倒立擺系統(tǒng)的控制研究長期以來被認為是控制理論及其應用領域里引起人們極大興趣的問題，倒立擺系統(tǒng)是一個典型的快速、多變量、非線性、不穩(wěn)定系 統(tǒng)。研究倒立擺控制能有效地反映控制中的許多問題，倒立擺研究具有重要的理論價值和應用價值，理論上,它是檢驗各種新的控制理論和方法的有效實驗裝置。應用上,倒立擺廣

2、泛應用于控制理論研究!航空航天控制，機器人、雜技頂桿 表演等領域,在自動化領域中具有重要的價值。另外,由于此裝置成本低廉,結構 簡單,便于用模擬、數(shù)字等不同方式控制,在控制理論教學和科研中也有很多應用。本論文中,以一級倒立擺為研究對象,對它的起擺以及穩(wěn)定控制做了研究，主要研究工作如下:1.首先介紹了倒立擺系統(tǒng)的組成和控制原理,建立了一級倒立擺的數(shù)學模型,對倒立擺系統(tǒng)進行定性分析,但在平衡點是能控的、能觀的。2.分析了倒立擺的起擺過程,對

3、倒立擺的起擺能量反饋控制進行分析與說明。3.在 matlab2014a 的 simulink 庫下對倒立擺構造單級倒立擺狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)的仿真模型和構造具有狀態(tài)觀測器的單級倒立擺狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)的仿真模型。4.對這次仿真的總結。一、倒立擺的控制目標 一、倒立擺的控制目標倒立擺的控制問題就是使擺桿盡快地達到一個平衡位置，并且使之沒有大的振蕩和過大的角度和速度。當擺桿到達期望的位置后，系統(tǒng)能克服隨機擾動而保持穩(wěn)定的位置。二、建立單級倒立擺系

4、統(tǒng)的狀態(tài)空間模型 二、建立單級倒立擺系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型其中，質(zhì)量為 M 的小車在水平方向滑動，質(zhì)量為 m 的球連在長度為 L 的 剛性擺一端，x 表示小車的位移，u 是作用在小車上的力，通過移動小車使帶有小球的擺桿始終處于垂直的位置。為了簡單起見，假設小車和擺僅在一個平面 內(nèi)運動，且不考慮摩擦、擺桿的質(zhì)量和空氣阻力。如圖 1選擇狀態(tài)變量 小車的位移、小車的速度、小車的角度、小車的角速度分別為.43.21??????xxy xy xu 為

5、輸入，y 為系統(tǒng)的輸出; 010 0 01 0 0 00 0 00 0 1 0114321) (4321uxxxxxxxxMlMMlg m MMmg? ? ? ???? ? ? ?????? ? ? ???? ? ? ???? ? ? ???? ? ? ???? ?? ? ? ???? ? ? ???? ????? ?? ? ? ???? ? ? ????43210 0 0 1xxxxy狀態(tài)圖為三、 三、單級倒立擺系統(tǒng)的極點配置 單級倒