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自动控制系统课程设计报告说明书.doc
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自动控制系统课程设计报告说明书.doc
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Harbin Institute of Technology
Harbin Institute of Technology
课程设计说明书〔论
课程设计说明书〔论
文〕
文〕
课程名称: 自动控制理论课程设计
设计题目: 直线一级倒立摆控制器设计
院 系: 电气学院电气工程系
班 级:
设 计 者:
学 号:
- . 可修编.
- .
指导教师:
设计时间: 2016.6.6-2016.6.19
手机:
工业大学教务处
姓 名: 院 〔系〕:电气学院电气工程系
专 业:电气工程及其自动化 班 号:
任务起至日期: 2016 年 6 月 6 日至 2016 年 6 月 19 日
课程设计题目: 直线一级倒立摆控制器设计
技术参数和设计要求:
本课程设计的被控对象采用固高公司的直线一级倒立摆系统 GIP-100-L。
系统部各相关参数为:
M 小车质量 0.5 Kg ;m 摆杆质量 0.2 Kg ;b 小车摩擦系数 0.1 N/m/sec ;l 摆杆转
动轴心到杆质心的长度 0.3 m ;I 摆杆惯量 0.006 kg*m*m ;T 采样时间 0.005 秒。
设计要求:
1.推导出系统的传递函数和状态空间方程。用 Matlab 进展阶跃输入仿真,验证控制
对象的稳定性。
2.采用传统的时域或频域设计方法设计 PID 控制器,并给出设计步骤,使得当在小车
上施加 0.1N 的脉冲信号时,闭环系统的响应指标为:
〔1〕稳定时间小于 5 秒;
〔2〕稳态时摆杆与垂直方向的夹角变化小于 0.1 弧度。
3.设计状态空间极点配置控制器,使得当在小车上施加 0.2m 的阶跃信号时,闭环系
- . 可修编.
- .
统的响应指标为:
〔1〕摆杆角度
和小车位移 x 的稳定时间小于 3 秒
〔2〕x 的上升时间小于 1 秒
〔3〕
的超调量小于 20 度〔0.35 弧度〕
〔4〕稳态误差小于 2%。
工作量:
1. 建立直线一级倒立摆的线性化数学模型;
2. 倒立摆系统的 PID 控制器设计、MATLAB 仿真及实物调试;
3. 倒立摆系统的极点配置控制器设计、MATLAB 仿真及实物调试。
工作方案安排:
2016.6.6 实物调试;
2016.6.7-2.16.6.9 建立直线一级倒立摆的线性化数学模型;
倒立摆系统的 PID 控制器设计、MATLAB 仿真;
倒立摆系统的极点配置控制器设计、MATLAB 仿真。
2016.6.10-2016.6.12 撰写课程设计论文。
- . 可修编.
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