一阶倒立摆控制仿真_毕业论文.doc

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1、一阶倒立摆控制仿真摘要：倒立摆系统是一个典型的快速、多变量、非线性、不稳定系统，研究倒立摆的精确控制对工业复杂对象的控制有着重要的工程应用价值。本文对仿真的分类、过程、发展、应用及仿真环境等作了简单的介绍，同时也介绍了倒立摆系统的特性、分类、应用、发展等基本情况。文中采用牛顿-欧拉方法建立一阶倒立摆的数学模型，对精确模型在工作点附件进行线性化和降价处理，利用固高公司的一阶倒立摆参数，计算出传递函数。在数学模型的基础上进行了PID控制的理论分析。利用MATLAB中的Simulink仿真工具对一阶倒立摆的单回路PID控制进行仿真

2、分析，在仿真中整定出合理的PID参数。仿真证实，单回路PID控制方案能满足对倒立摆摆杆角度的控制要求。关键词：倒立摆；PID控制；仿真；MATLAB-Simulink---------SimulationofsingleinvertedpendulumAbstract:Theinvertedpendulumsystemischaracterizedasafastmulti-variablenonlinearessentiallyunsteadysystem．Theresearchonprecisecontrolofthein

3、vertedpendulumisofgreatpracticalengineeringvalueforcontrolproblemsofcomplicatedindustrialobject.Inthispaper,theclassification,process,development,applicationofsimulationandsimulationenvironmentaresimplyintroduced.ThebasicsituationincludeCharacteristics,classificati

4、onapplicationdevelopmentandsoonoftheinvertedpendulumsystemisintroduced.ThistextusestheNewton-theEulemethodtoestablishingthemathematicalmodelofsingleinvertedpendulum,carriesonthelinearizationandfallstepprocessingtotheprecisemodelnearbythework-point,usestheparameters

5、ofgoogol’ssingleinvertedpendulum,calculatesitstransferredfunctions.AnddotheoreticalanalysisofthePIDcontrolbasedonthemathematicalmodel.ThistextusestheMATLABSimulinksimulationtoolstodosimulationanalysisofthesingleinvertedpendulum’ssingleloopPIDcontrol,collatedreasona

6、blePIDcontrolledparametersinsimulation.SimulationprovesthatthesingleloopPIDcontrolledplanscansatisfiedtothecontroloftheangleofpendulumrod.Keywords:invertedpendulum;PIDcontrol;simulation;MATLAB-Simulink目录1绪论11.1仿真技术的简介11.1.1仿真概念11.1.2仿真分类11.1.3仿真过程11.1.4系统建模21.1.5模型

7、验证21.2倒立摆系统介绍31.2.1倒立摆的分类31.2.2倒立摆的特性41.2.3倒立摆的发展51.2.4倒立摆的应用51.3本论文研究的主要内容62一阶倒立摆系统的建模72.1一阶倒立摆的物理模型72.2一阶倒立摆的数学模型72.3一阶倒立摆的实际模型113PID控制器简介123.1PID控制原理123.2PID控制器的参数整定134一阶倒立摆PID控制器系统的仿真研究164.1MATLAB/SIMULINK仿真环境164.2一阶倒立摆的PID控制理论分析174.3一阶倒立摆的PID控制仿真分析185结论23致谢24参

8、考文献251绪论1.1仿真技术的简介1.1.1仿真概念自动控制系统是由被控对象、测量变送装置、执行器和控制器所组成，当选定测量变送装置和执行器后，对自动控制系统进行设计和分析研究，也就是对被控对象的动态特性进行分析和研究，然后根据被控对象的动态特性进行控制器的设计，以求获得能满足性能指标要