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1、机械运动系统设计与实践报告学院：工程学院专业：机械设计及理论姓名：学号：指导教师：2012年3月环形倒立摆Adams与Matlab联合仿真分析一、实践目的1.熟悉和理解环形倒立摆的组成部件及运动原理。2.通过ADAMS软件对环形倒立摆进行建模，熟练该款软件。3.通过运用ADAMS导出模块与matlab进行对接处理，熟悉matlab软件的PID运行控制以及掌握simulink的相关设置。二、实验原理环形倒立摆是通过电机驱动，带动连杆，同时连杆来带动摆杆运动。中间需要测量的物理参数主要有：连杆的角度、连杆的角速度、摆杆的角度、摆杆的角速度。通
2、过两个光电编码器进行反馈。从反馈过程中来调节电机的转速及转向，进而达到摆杆的倒立并保持相对平衡。下图1即为实验室固高环形倒立摆系统组成框架：图1环形倒立摆组成框架实验室固高模型使用程序如下：（1）老师给的程序：%thisisanewsimulationprogramfornewarm-typeinvertedpendulum%bylgrinputonthestateof0ofarmandthatof0ofpendulum%!CAUTION,changedbaseofdirectionofarm%Suc.clearallcloseall%-
3、--------------------------------Ma=0.21;Mp=0.062;la=0.133;lp=0.068;La=0.25;Lp=0.19;Ja=5E-3;Jp=5.65E-4;Ca=5.52E-3;Cp=1.69E-4;kt=0.0419;g=9.8;%------------------continuousstateequation--------------------ce=[1000;0100;00Mp*La^2+JaMp*La*lp;00Mp*La*lpJp];ca=[0010;0001;-(Mp*la
4、+Mp*La)*g0-(Ca+Cp)Cp;0Mp*g*lpCp-Cp];cb=[0;0;kt;0];CA=inv(ce)*ca;CB=inv(ce)*cb;C=[1000;0100];%---------------------------------------------------------------Q=diag([100,10,1,1]);R=1;[f,s,e]=lqr(CA,CB,Q,R);%---------------------------------------------------------------dt=0
5、.005;%samplingtimeth_a=0.1%accdd('Initialangleofarm',0.1);%!caution,clockdi%rectionth_p=pi;%=accdd('Initialangleofpendulum',pi);%!caution,clockdir%ection+d_th_a=0.0;%d_th_p=0.0;%initialvaluesofstatesdd_th_a=0.0;%dd_th_p=0.0;%u=0.0;z=0.0;energy=0.0;i=1;%-------------------
6、-------inputparameter---------------------alpha=30.0;%alpha=accdd('DesignParameteralpha',30.0);energy_d=1.5*Mp*g*lp;%accdd('DesiredEnergy',1.5*Mp*g*lp);zeta=1%accdd('DampingFactor',1.0);wc=1%accdd('CutOffFrequency',1.0);flag=0;%--------------------------startingloop------
7、----------------fori=1:6.0/dtth_a_0=th_a;%th_p_0=th_p;%d_th_a_0=d_th_a;%d_th_p_0=d_th_p;%dd_th_a_1=dd_th_a;%dd_th_p_0=dd_th_p;%ifcos(th_p)>=cos(0.2);flag=1;endifflag==0%-----------------------swimpingup------------------dd_th_a=z-(2*zeta*wc*d_th_a+wc^2*th_a);ydd_temp=-Mp*
8、La*lp*cos(th_a-th_p)*dd_th_a+Mp*La*lp*d_th_a^2*sin(th_a-th_p);dd_th_p=(ydd_temp+Mp*g*lp*sin(th_p
