毕业论文基于matlab倒立摆设计说明书.doc

摘要 I
Abstract II
第一章绪论 1
1
2
2
3
第二章 MATLAB仿真软件及应用 4
MATLAB软件的基本介绍 4
4
软件的构成部分 5
MATLAB的仿真 5
第三章倒立摆系统及数学建模 7
倒立摆系统的组成 7
系统组成及分类 7
倒立摆的控制方法 7
8
9
模型的推导原理 9
直线一级倒立摆数学模型的推导 9
采用MATLAB语句形式进行仿真 15
第四章 PID控制理论 17
PID控制概述 17
PID的控制规律 18
PID控制原理的特点 20
PID参数的调整 20
第五章直线一级倒立摆的PID设计及仿真 22
PID控制器的设计 22
PID控制系统设计原理 22
PID控制器设计MATLAB仿真 25
摆杆角度控制算法仿真 25
小车位置控制算法仿真 28
29
总结 30
致谢 31
参考文献 32
摘要
自动控制原理(包括经典部分和现代部分)是电气信息工程学院学生的一门必修专业基础课,课程中的一些概念相对比较抽象,如系统的稳定性、可控性、收敛速度和抗干扰能力等。倒立摆控制系统是一个复杂的、不稳定的、非线性系统,是进行控制理论教学及开展各种控制实验的理想实验平台。对倒立摆系统的研究能有效的反映控制中的许多典型问题:如非线性问题、鲁棒性问题、镇定问题、随动问题以及跟踪问题等,对倒立摆系统的研究在理论上和方法上都有深远的意义。通过对倒立摆的控制,用来检验新的控制方法是否有较强的处理非线性和不稳定性问题的能力。
本设计以倒立摆为控制对象,设计PID控制器,利用Matlab软件对倒立摆模型的响应进行仿真,分析控制器参数对倒立摆响应的影响。
关键词:一级倒立摆;PID控制器;MATLAB仿真
Abstract
Automatic control theory (including classical parts and modern parts) is pulsory specialized fundamental course of the students majored in electrical engineering. Some of the curriculum concept is relatively abstract, such as the stability, controllability, convergence rate and the anti-interference ability of control of inverted pendulum system is a plex, unstable, system, is control theory teaching and carry out ideal experimental platform of various control experiments. The research on inverted pendulum system can reflect the effective control of many typical problems in nonlinear problems: such as, robustness, stabilization problem, the dynamic problem and the tracking problemto inverted pendulum in theory and methods on the research is of profound significance. Through the control of the inverted pendulum, ability to test whether the new control method has the strong nonlinear and instability problem.
The design of the inverted pendulum as a control object, the design of PID controller, the response of the inverted p