重庆大学自控原理课程设计实验报告 - 图文

学生应完成的工作： 1、利用设计指示书中的实际参数，通过机理推导，建立倒立摆系统的实际数学模型。 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、设计或调整PID控制器参数，进行闭环系统的仿真分析。 6、将所设计的控制器在倒立摆系统上进行实时控制实验。 7、完成课程设计报告。 参考资料： 1、固高科技有限公司.直线倒立摆安装与使用手册R1.0，2005 2、固高科技有限公司. 固高MATLAB实时控制软件用户手册，2005 3、Matlab/Simulink相关资料 4、谢昭莉，李良筑，杨欣. 自动控制原理（上）. 北京：机械工业出版社，2012 5、胡寿松. 自动控制原理（第五版）. 北京：科学出版社，2007 6、Katsuhiko Ogata. 现代控制工程. 北京：电子工业出版社，2003 课程设计的工作计划： 1、布置课程设计任务；消化课程设计内容，查阅并参考相关资料，进行初步设计（3天）； 2、按课程设计的要求进行详细设计（3天）； 3、进行实时控制实验，并按课程设计的规范要求撰写设计报告（3天）； 4、课程设计答辩，实时控制验证（1天）。

任务下达日期 2015 年 12 月 29 日 完成日期 2016 年 12 月 30 日 指导教师 （签名） 学 生 （签名）

摘 要 ....................................................................... 错误！未定义书签。 倒立摆系统的概述 .............................................................................................................................. 2 2 数学模型的建立 .............................................................................................................................. 4

2.1小车倒立摆物理模型的建立 ............................................................................................... 4 2.2小车倒立摆实际数学模型的建立 ....................................................................................... 7 3 开环响应分析 ......................................................................................................... 8 4 根轨迹法设计 ................................................................................................................................ 10

4.1 未校正系统根轨迹分析 .................................................................................................... 10 4.2根轨迹矫正及仿真 ............................................................................................................. 11

4.2.1根轨迹矫正 ............................................................................................................. 11 4.2.2Matlab计算和仿真 ................................................................................................. 12

5 频域法设计 .................................................................................................................................... 14

5.1未校正的bode图与奈奎斯特分析 ................................................................................... 14 5.2 频域法矫正 ........................................................................................................................ 15

5.2.1 控制目标要求 ........................................................................................................ 16 5.2.2 矫正步骤 ................................................................................................................ 16 5.3 用Matlab进行阶跃响应仿真 .......................................................................................... 18 6 PID控制器设计 ............................................................................................................................. 19

6.1 控制器设计过程 ................................................................................................................ 20 7 课程设计总结 ................................................................................................................................ 23 8参考资料 ......................................................................................................................................... 24