虛擬倒立擺系統(tǒng)的控制研究.pdf

1、倒立擺是一個(gè)典型的多變量、非線性、強(qiáng)耦合的不穩(wěn)定系統(tǒng)，是高校自控原理及計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)中典型的被控對(duì)象，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)和控制理論的研究中有重要的應(yīng)用。
　　本文提出了一種倒立擺虛擬樣機(jī)的設(shè)計(jì)方案，利用軟件實(shí)現(xiàn)倒立擺的數(shù)學(xué)模型，同時(shí)利用硬件電路將相關(guān)變量轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用的傳感器信號(hào)。利用硬件平臺(tái)和上位機(jī)軟件相結(jié)合的方法建立倒立擺的半實(shí)物模型。該方案設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、形象直觀、控制算法易實(shí)現(xiàn)、控制過程動(dòng)態(tài)顯示等優(yōu)點(diǎn)。此設(shè)計(jì)將在控制算法的研究、實(shí)驗(yàn)教學(xué)

2、及實(shí)際工程中具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　文中分析倒立擺控制的國(guó)內(nèi)外研究及發(fā)展現(xiàn)狀。在此基礎(chǔ)上提出了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。利用C8051F020單片機(jī)作控制器來設(shè)計(jì)硬件平臺(tái)。利用牛頓力學(xué)方法建立倒立擺數(shù)學(xué)模型，得出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和狀態(tài)空間方程。
　　在以上基礎(chǔ)上，利用具有強(qiáng)大運(yùn)算功能的MATLAB來實(shí)現(xiàn)倒立擺數(shù)學(xué)模型的運(yùn)算。利用硬件電路將變量實(shí)際值轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的傳感器輸出值并產(chǎn)生控制量。利用VB實(shí)現(xiàn)通信與數(shù)據(jù)的傳遞。利用組態(tài)軟件來實(shí)現(xiàn)動(dòng)