1、 1 本科学生课程设计任务书 课程设计题目 倒立摆系统的控制器设计倒立摆系统的控制器设计 学院 自动化学院 专业 自动化 年级 08 已知参数和设计要求： M：小车质量 1.096kg m：摆杆质量 0.109kg b：小车摩擦系数 0.1N/sec l：摆杆转动轴心到杆质心的长度 0.25m I：摆杆惯量 0.0034kgm2 利用根轨迹法设计控制器,使得校正后系统的性能指标满足: 调整时间误差带）误差带）%(.250st s 最大超调量%10% p 利用频率特性法设计控制器，使得校正后系统的性能指标满足： (1)系统的静态位置误差常数为 10； (2)相位裕量为 50； (3)增益裕量等于
2、或大于 10 分贝。 设计或调整 PID 控制器参数，使得校正后系统的性能指标满足： 调整时间误差带）%2(2st s 最大超调量%15% p 学生应完成的工作： 1、利用设计指示书中推导的模型及任务书中的实际参数，建立小车倒立摆的实际数学模型。 2、进行开环系统的时域分析。 3、利用根轨迹法设计控制器，进行闭环系统的仿真分析。 4、利用频域法设计控制器，进行闭环系统的仿真分析。 5、设计 PID 控制器，进行闭环系统的仿真分析。 6、完成课程设计报告。 2 参考资料： 1、涂植英，陈今润.自动控制原理.重庆:重庆大学出版社,2005 2、胡寿松.自动控制原理.北京:科学出版社,2001 3、
3、Katsuhiko Ogata.现代控制工程.北京:电子工业出版社,2003 4、固高科技有限公司.直线倒立摆安装与使用手册 R1.0,2005 5、固高科技有限公司. 倒立摆与自动控制原理实验,2005 6、Matlab/Simulink 相关资料 课程设计的工作计划： 1、参考相关资料，消化设计内容（2 天） ； 2、按要求完成设计任务（5 天） ； 3、按课程设计的规范要求撰写设计报告（2 天） ； 4、课程设计答辩（1 天） 。 任务下达日期 2011 年 12 月 12 日 完成日期 2011 年 1 月 2 日 指导教师 （签名） 学 生 （签名） 摘要及关键词摘要及关键词： 自动
4、化技术在现代社会的应用越来越广泛，掌握好自动控制理论，并学会设计相应 的控制器，实现一定的实际控制功能对本专业的学生来说是基本功扎实的良好体现，也 是将来能对提高社会生产力做自己的贡献的前提。因此，此次设计我们将比较详细的讨 论控制器的根轨迹设计，频域分析法以及 PID 控制器设计。 关键词：自动化技术，自动控制理论，控制器，根轨迹，频域分析，PID 控制器 3 1.1.目录目录 1 1 引言引言 4 1.1 控制理论的发展 . 4 1.2 课程设计概述 . 4 1.2.1 什么是工程设计？ . 4 1.2.2 什么是控制系统设计？ . 4 1.2.3 什么是课程设计？ . 5 1.3 倒立摆系统概述 . 5 1.3.1 倒立摆系统简介 . 5 1.3.2 倒立摆分类 5 1.4 控制器设计方法 . 7 2 2 控制器设计过程控制器设计过程 8 2.1 背景分析 . 8 2.1.1 建立数学模型 . 8 2.2.12.2.1 根轨迹分析根轨迹分析. 11 2.
