毕业设计----二维倒摆控制系统设计

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1、 1 毕业设计：二维倒摆控制系统设计毕业设计：二维倒摆控制系统设计 摘要摘要:倒立摆控制系统虽然作为热门研究课题之一，但见于资料上的大多采用 现代控制方法， 本课题的目的就是要用经典的方法对单级倒立摆设计控制器进行 探索。本文以经典控制理论为基础，建立小车倒立摆系统的数学模型，使用PID 控制法设计出确定参数(摆长和摆杆质量)下的控制器使系统稳定， 并利用MATLAB 软件进行仿真。 关键词：单级倒立摆；经典控制；数学模型；PID 控制器；MATLAB Abstract: Although the inverted pendulum control system as one of the h

2、ot research topic, but found most of the information on the use of modern control methods, the purpose of this subject is to use the classic method of single-stage inverted pendulum controller design exploration. This paper is based on classical control theory, the establishment of car inverted pend

3、ulum model, the use of PID control method to determine the design parameters (long pendulum swinging rod and quality) of the stability of the system controller, and use MATLAB simulation software. Key words: Single-stage inverted pendulum; classic control; mathematical model; PID controller; MATLAB

4、2 目录 摘要 1 Abstract 1 第一章 引言 3 1.1 课题的研究背景以及意义 3 1.1.1 经典控制理论. 3 1.1.2 倒立摆的概念. 4 1.1.3 倒立摆的研究具有重要的工程背景. 4 第二章 单节倒立摆的数学模型 6 2.1 模型的推导原理. 6 2.2 单级倒立摆系统描述. 6 2.3 单节倒立摆的系统数学建模 8 2.3.2 系统的运动方程. 9 2.4 单级倒立摆系统模型的线性化处理及传递函数 9 2.4.1 线性化 9 2.4.2 单节倒立摆传递函数的推导 10 2.4.3 状态空间方程的推导 10 第三章 单级倒立摆控制系统原理 12 3.1 线性系经统的校正方法. 12 3.2 基本控制定律. 12 3.3 PID 控制 . 13 3.3.1 PID 控制器的结构 . 13 3.4 系统 MATLAB 仿真和开环响应. 14 3.4.1 传递函数仿真 14 3.4.2 状态方程法仿真 16 第四章 PID 调节器控制校正设计 18 第五章 PID 控制算法设计 20 5.1 PID 控制理论分析 . 20 5.2 MATLAB 仿真. 23 5