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文档简介

1、计算机控制系统综合设计报告书设计题目：基于MATLAB的倒立摆模型的分析仿真学院： 班级： 组员： 一、 设计目的1、 研究计算机控制系统的设计与调试方法2、 学会利用matlab软件对系统的分析方法与流程二、 设计内容 设有一个倒立摆安装在马达传动车上，如图所示，该系统实际上是起飞助推器的姿态控制模型（姿态控制问题的目的是要把空间助推器保持在垂直位置）。倒立摆是不稳定的，如果没有适当的控制力作用到它上面，它将随时可能向任何方向倾倒。这里我们只考虑二维问题，即认为倒立摆只在图2所在的平面内运动。控制力作用于小车上。假设摆杆的重心位于其几何中心。试求该系统的数学模型。设摆杆的质量m为0.1千克，

2、小车的质量M为2千克，摆杆的长度为1米。（假设摆杆角度很小）请建立以上各系统的数学模型，任选设计方法，自选控制要求，用matlab软件完成控制系统的设计、仿真.三、 实现方案（附实现程序）3、系统分析设摆杆重心坐标为（），于是摆杆围绕重心A点的转动方程为式中，J为摆杆围绕重心A点的转动惯量摆杆重心A沿x轴方向运动方程为即摆杆重心A沿y轴方向运动方程为即小车沿x轴方向运动方程为3：当很小时，可对方程组线性化，即sin0 cos1，则0=V-mg用s算子符号将以上方程组写成代数形式，消掉中间变量V、H、x得由于m=0.1千克，M=2千克，2l=1米 则传递函数为四、设计控制器1. 有限拍系统采用Z

3、变换方法进行设计，采样点上的误差为零，不能保证采样点之间的误差为零，最小拍系统的输出响应在采样点之间存在纹波。为此，我们采用有限拍无纹波设计，系统在典型的输入作用下，经过尽可能少的采样周期以后，系统达到稳定，并且在采样点之间没有纹波。2. 建立控制系统框图：3. 根据题目的实际情况，采用典型信号-单位阶跃信号作为设计依据 （1）广义对象的Z传递函数为（2） 输入为单位阶跃信号时，得系统的闭环传递函数为因为 所以 故闭环传递函数于是，有限无纹波控制器为程序：y（k）的输入响应num=0.5 0.5;den=1 0 0;sysd=tf(num,den,0.1)y,t,x=step(sysd);plot(t,y);hold;plot(t,t,*)xlabel(Time-Sec);ylabel(y(t);title(单位阶跃响应);grid;2、被控对象的相关分析： num=4;den=-11 0 84;sys=tf(num,den);subplot(3,2,5);bode(sys)subplot(3,2,3)nyquist(sys)subplot(3,2,1)rlocus(sys)subpl

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