[指导]倒立摆系统的控制器设计

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1、自动控制理论课程设计倒立摆系统的控制器设计学生姓名:指导教师:班级:二0—二年十二月课程设计指导教师评定成绩表项目分值优秀(100>x$90)良好(90>xN80)屮等(80>x^70)及格(70>x260)不及格(x<60)评分参考标准参考标准参考标准参考标准参考标准7习态度15学习态度认真，科学作风严谨，严格保证设计时间并按任务书屮规定的进度开展各项丄作学习态度比较认真，科学作风良好，能按期圆满完成任务书规定的任务7习态度尚好，遵守组织纪律，基本保证设计时间，按期完成各项工作学习态度尚可，能遵守组织纪律，能按期完成任务学习马

2、虎,纪律涣散，工作作风不严谨，不能保证设计时间和进度技术水平与实际能力25设计合理、理论分析与计算正确，实验数据准确，冇很强的实际动手能力、经济分析能力和计算机应用能力，文献查阅能力强、引用合理、调査调研非常卜理、可信设计合理、理论分析与计算确，实验数据比较准确,有较强的实际动手能力、经济分析能力和计算机应用能力，文献引用、调查调研比较合理、可信设计合理，理论分析与计算基本正确,实验数据比较准确，有一定的实际动手能力，主要文献引用、调査调研比较可信设计基本合理，理论分析与计算无大错，实验数据无大错设计不合理，理论分析与计算冇原则

3、错误，实验数据不可靠，实际动手能力差，文献引川、调查调研有较大的问题创新10有重人改进或独特见解，有一定实用价值有较人改进或新颖的见解，实用性尚可有一定改进或新的见解有一定见解观念陈旧结构严谨，逻结构合理，符结构合理，结构基本合内容空泛，论文辑性强，层次合逻辑，文章层次较为理，逻辑基本结构混乱，（计清晰，语言准层次分明，语分明，文理清塑，文字尚文字表达算确，文字流畅，言准确,文字通顺，基本通顺，勉强达不清，错别书、完全符合规范流畅，符合规达到规范到规范化要字较多，达图50化要求，书写范化要求，15化要求，书求；图纸比较不到规范纸

4、）工整或川计算写工整或川计写比较工工整化要求；图撰写机打印成文；算机打印成整；图纸比纸不工整质量图纸非常工文；图纸工整、较工整、清或不清晰整、清晰清晰晰指导教师评定成绩:指导教师签名：年月日重庆大学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学院自动化学院专业自动化年级2010级1、已知参数和设计要求：M：小车质量1.096kgm：摆杆质量0.109kgb：小车摩擦系数0.1N/sccI：摆杆转动轴心到杆质心的长度0.25mI：摆杆惯量0.0034kgm2建立以小车加速度为系统输入，以摆杆角度为系统输出的被控对象数学

5、模型。分别用根轨迹法、频率特性法设计控制器使闭环系统满足要求的性能指标；调整PID控制器参数，使闭环系统满足耍求的性能指标。2、利用根轨迹法设计控制器，使得校止后系统的性能指标满足：调整时间卩=0.55(2%误差带)最大超调量a;,%<10%3、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)增益裕量等于或大于10dB。4、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..=2$(2%误差带)最大超调量a/?%<15%学生应完成的工作：

6、1、利用设计指示书屮的实际参数，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，进行闭坏系统的仿真分析。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R1.0,20052、固高科技有限公司.固高MATLAB实吋控制软件用户手册，20053、Matlab/Simulink相关资料4、谢昭莉，李

7、良筑，杨欣.口动控制原理.北京：机械工业出版社，20125、胡寿松.自动控制原理（第五版）.北京：科学岀版社，20076、KatsuhikoOgata.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犬）；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2012年12月24日完成日期2013年1月6H指导教师（签名）学生（签名）

8、目录摘要11引言21.1问题的提出21.2直线一级倒立摆21.3问题分析22小车倒立摆实际数学模型的建立32」小车倒立摆物理模型的建立32.2小车倒立摆实际数学模型的建立63开环响应分析64根轨迹法设计94」未校正系统根轨迹分析94.2根轨迹校正及仿真94.2.