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2012届一阶倒立摆PID控制系统毕业设计说明.doc

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. . . 一阶倒立摆PID控制系统设计 电气工程及其自动化专业 2008级电气(2)班 指导教师: 摘要 本文具体研究的是一阶倒立摆PID控制系统。复杂、不平衡、非线性是倒立摆系统最基本的特性,PID控制规律是在普通常见控制系统中最为广泛运用的控制规律,通过理论分析和实践证明,这种控制规律对众多的被控对象都是能取得不错的控制效果。本文最终选定PID控制作为本次课题的控制方法,并建立了一阶倒立摆的数学模型,利用PID控制器并调试系统软件,对系统进行了仿真,实现了PID控制系统对一阶倒立摆的有效控制。 关键词 PID控制;一阶倒立摆;控制系统; Abstract This paper makes a specific research on the first order inverted pendulum PID control system. Complexity, unbalance and nonlinearity are the most elementary characteristics of the inverted pendulum system, while PID control law is he most widely used control law among the common control system. Through the theoretical analysis and practical proof, this control law is able to achieve good control effect on many controlled objects. This paper selects the PID control as the subject of the control method, establishing the first order inverted pendulum model, moreover, via using PID controller and debugging the system software, to emulate the system, then realizing the effective control from the PID control system to the inverted pendulum. Key words: PID control; First order inverted pendulum; Control system; 目 录 TOC \o 1-3 \h \u 1. 27834 前 言 3 2. 30896 倒立摆系统 4 2.1 27972 倒立摆系统概述 4 23765 2.1.1倒立摆系统组成与结构 4 8741 2.1.2倒立摆系统的特性 4 19669 3.倒立摆系统的控制方法 6 14809 3.1倒立摆的3种控制方法 6 9273 3.1.1 经典控制理论PID控制方法 7 27651 3.1.2 最优控制理论LQR控制 8 28250 3.1.3 模糊变结构控制方法 9 20197 3.2 控制方式对比与分析 9 22660 3.2.1 PID控制方式 9 21525 3.2.2 LQR控制方式 9 2439 3.2.3 模糊变结构控制 10 23659 3.3 控制方法的采用与小结 10 1792 4.一阶倒立摆的数学模型 11 26288 4.1 一阶倒立摆的物理模型 11 3526 4.2 一阶倒立摆的数学模型 11 22724 4.2.1 一阶倒立摆的运动方程式 11 16118 4.2.2 一阶倒立摆的微分方程及传递函数 13 24333 4.2.3 一阶倒立摆的实际模型 15 20021 5.一阶倒立摆的PID控制器设计与MATLAB仿真 16 29461 5.1 PID控制原理 16 18632 5.2 PID控制器设计与仿真 17 256 5.3 一阶倒立摆的PID实时控制 20 15663 5.4 MATLB的的基本介绍及仿真 20 12008 5.4.1 MATLAB的基本介绍及仿真 21 6. 16683 结论 25 16375 致谢 26 12033 参考文献 27 前 言 倒立摆是典型的快速、多变量、非线性、强耦合、自然不稳定系统。由于在实际中有很多这样的系统,因此对它的研究在理论上和方法论上均有深远的意义。本文
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