自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)報(bào)告-球桿系統(tǒng)-倒立擺-bupt概要

球桿系統(tǒng)試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康模憾?、試?yàn)任務(wù)：1MatLabSimulink三、試驗(yàn)原理：小球的位置通過(guò)電位計(jì)的輸出電壓來(lái)檢測(cè)，它和IPM100的AD轉(zhuǎn)換通道AD5相連，AD5(16位)的范圍為0－65535，對(duì)應(yīng)的電壓為0－5V，相應(yīng)的小球位置為0－400mm。mdl四、試驗(yàn)設(shè)備及儀器：1、球桿系統(tǒng)；五、試驗(yàn)步驟：Directory在MatLab主窗口點(diǎn)擊進(jìn)入SimulinkLibraryBrower窗口，翻開(kāi)工具箱GoogolEducationProducts\4.Ball&Beam\A.DataCollectionandFilterDesign，運(yùn)行DataCollectionandFilterDesignCOMPort1StartRealControl已有的模塊不需再編輯設(shè)置，其中NoiseFilter1模塊是特地設(shè)計(jì)的濾波器，用來(lái)抑制擾動(dòng)。請(qǐng)參考以下步驟完成剩余局部：1、添加、設(shè)置模塊：添加User-DefinedFunctions組中的S-Function模塊，雙擊圖標(biāo)，設(shè)置name為20.添加MathOperations組中的Gain模塊，雙擊圖標(biāo)，設(shè)置Gain為0.4/65535.0.Sinks組中的Scope(Parameters頁(yè)中的Numberofaxes為2，TimeRange為20000，點(diǎn)擊OK退出，示波器屏成雙；分別右擊雙屏，選Axesproperties，設(shè)置Y-min為0，Y-max為0.4.2、連接模塊：AD5、Gain、NoiseFilter1、Scope圖1.1.1 完成后的數(shù)據(jù)采集處理程序界面Scope橫桿上來(lái)回滾動(dòng)，可得如下試驗(yàn)結(jié)果：六、試驗(yàn)總結(jié)

圖1.1.2 小球位置的數(shù)據(jù)采集處理可以看出，濾波后的波形更清楚，試驗(yàn)效果更好。試驗(yàn)二球桿系統(tǒng)的PID一、試驗(yàn)?zāi)康亩⒃囼?yàn)要求1、仿真局部線性化球桿系統(tǒng)模型：=0.2m，MATLAB階躍響應(yīng)。PDKP===0.2m，MATLAB閉環(huán)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)。KD=10，階躍輸入幅值=0.2m，MATLAB仿真閉環(huán)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)。2、試驗(yàn)局部①P②PD③PID掌握試驗(yàn)。三、試驗(yàn)設(shè)備1、球桿系統(tǒng)；四、試驗(yàn)原理1、比例掌握：是一種最簡(jiǎn)潔的掌握方式。其掌握器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例掌握時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差。在試驗(yàn)中添加P能穩(wěn)定。轉(zhuǎn)變Kp的值后，系統(tǒng)還是不穩(wěn)定的，可以看出，對(duì)于一個(gè)慣性系統(tǒng)，在P掌握器作用下，可以使系統(tǒng)保持一個(gè)等幅振蕩。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)掌握器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。因此，比例+積分〔PI〕掌握器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差。3所以對(duì)有較大慣性或滯后的被控對(duì)象，比例+微分〔PD〕掌握器能改善系統(tǒng)在調(diào)整過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性。五、試驗(yàn)步驟P掌握仿真P行文件。階躍信號(hào)的響應(yīng)如下圖：圖1.2.1 P掌握下的響應(yīng)可以看出，對(duì)于一個(gè)慣性系統(tǒng)，在P掌握器作用下，系統(tǒng)會(huì)保持一個(gè)等幅振蕩。試驗(yàn)按下面步驟在MATLABSimulink環(huán)境下運(yùn)行演示程序。圖1.2.2 系統(tǒng)仿真圖將掌握器設(shè)置為P掌握器。設(shè)置目標(biāo)位置為200mm。用手指將小球撥動(dòng)到100mm的地方。松開(kāi)小球，系統(tǒng)將對(duì)小球的位置進(jìn)展平衡?！步ㄗh參數(shù)不要設(shè)置過(guò)大〕圖1.2.3 試驗(yàn)結(jié)果圖0.28m,而理論值應(yīng)為0.4m,所以當(dāng)只有P掌握時(shí)系統(tǒng)存在穩(wěn)態(tài)誤差。仿真kp6;kd=6時(shí)，仿真結(jié)果如下圖：圖1.2.4 PD掌握下的響應(yīng)試驗(yàn)按下面步驟在MATLABSimulink中運(yùn)行演示程序。切換掌握器為PD掌握器，并設(shè)置如下的參數(shù)。設(shè)置目標(biāo)位置為200mm。移動(dòng)小球的位置，使其或許在50mm的地方。松開(kāi)小球，系統(tǒng)將試圖穩(wěn)定小球的位置。KPKD，觀看其響應(yīng)。圖1.2.5 PD掌握器試驗(yàn)結(jié)果圖PD誤差比較大。仿真K=10,K=1,K

=20，仿真結(jié)果如下：P I D圖1.2.6 PID掌握器下的仿真結(jié)果KP。試驗(yàn)i．PIDKP=10,KI=1,KD=10，實(shí)際的掌握效果如下圖：圖1.2.7 PID掌握試驗(yàn)結(jié)果1KP=15,KI=0.5,KD=10，結(jié)果如下圖：1.2.81.2.8PID2六、試驗(yàn)總結(jié)通過(guò)這個(gè)試驗(yàn)，我了解了P、I、D掌握對(duì)掌握系統(tǒng)的影響，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)依據(jù)不同性能指標(biāo)的要求，合理選擇PID的參數(shù)，以到達(dá)滿足的掌握效果。一、試驗(yàn)?zāi)康亩⒃囼?yàn)要求1、用根軌跡法設(shè)計(jì)校正器；三、試驗(yàn)設(shè)備1、球桿系統(tǒng)；2MATLAB四、試驗(yàn)原理〔校正器〕的方法，使根軌跡以及系統(tǒng)閉環(huán)響應(yīng)發(fā)生轉(zhuǎn)變。仿真編寫(xiě)代碼繪制根軌跡圖和仿真圖：1.3.2未校正系統(tǒng)的閉環(huán)單位階躍響應(yīng)1.3.2未校正系統(tǒng)的閉環(huán)單位階躍響應(yīng)下面承受超前校正，編寫(xiě)代碼繪制校正后的根軌跡圖和仿真圖：1.3.3超前校正后系統(tǒng)的根軌跡圖仿真結(jié)果如下圖：1.3.1未校正系統(tǒng)的根軌跡圖可從MatLab命令窗口看到未校正系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)圖1.3.4 超前校正后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)SimulinkLibraryBrowerGoogolEducationProducts\4.Ball&Beam\C.RootLocusContro，運(yùn)RootLocusSimuMScope1圖1.3.5 超前校正后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)試驗(yàn)CurrentDirectory球桿掌握程序的系統(tǒng)文件夾；分別選取超調(diào)量〔百分比〕σ=5、σ=1，M在前面仿真操作時(shí)翻開(kāi)的Simulink工具箱路徑下，運(yùn)行RootLocusControl程序，確認(rèn)串行口COMPort為1后，雙擊StartRealControl模塊，翻開(kāi)掌握程序界面；分別翻開(kāi)零、極點(diǎn)-增益型模塊，將其參數(shù)設(shè)置為前面仿真時(shí)得到的數(shù)據(jù)。選通其急躁調(diào)整直到小球穩(wěn)定。比較各組數(shù)據(jù)的試驗(yàn)結(jié)果。將小球撥離平衡位置，觀看其恢復(fù)原位的過(guò)程。常數(shù)模塊REFPOS1一般是選通的，是小球的參考位置，單位mm。增益模塊RealPosition1用于調(diào)整小球穩(wěn)定后的實(shí)際位置與參考位置的差異。系統(tǒng)阻尼過(guò)大，可不必理睬。假設(shè)小球死在非平衡位置，將其撥離死區(qū)即可。σ=5M圖1.3.6 σ=5時(shí)系統(tǒng)的根軌跡圖圖1.3.7 σ=5時(shí)系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)圖1.3.8 σ=5時(shí)系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)σ=1M圖1.3.9 σ=1時(shí)系統(tǒng)的根軌跡圖1.3.10σ=1六、試驗(yàn)記錄六、試驗(yàn)記錄超調(diào)量超調(diào)量51零點(diǎn)-2.438-1.826極點(diǎn)-13.8-12.84K114.236688.8329表1.3.1 不同超調(diào)下的系統(tǒng)零極點(diǎn)以及增益一、試驗(yàn)?zāi)康?、用頻率響應(yīng)法設(shè)計(jì)校正器；1、球桿系統(tǒng)；2、計(jì)算機(jī)MATLAB四、試驗(yàn)原理BodeBode仿真依據(jù)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，編寫(xiě)相應(yīng)代碼繪制Bode圖和仿真圖：未校正系統(tǒng)的Bode仿真結(jié)果如下圖：1.4.2未校正系統(tǒng)的閉環(huán)單位階躍響應(yīng)為改善系統(tǒng)性能，必需增加相位裕量。添加超前校正器后的Bode圖如下所示：圖1.4.3 超前校正后系統(tǒng)的Bode圖說(shuō)明：在以上Bode圖中，“Magnitude”圖中從上到下的曲線分別是Wc=1,Wc=2,Wc=3；“Phase”圖中從左到右的曲線分別是Wc=1,Wc=2,Wc=3。仿真結(jié)果如下圖：圖1.4.4 超前校正后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)說(shuō)明：從左到右的三條曲線分別為Wc=1,Wc=2,Wc=3。綜合比較仿真結(jié)果，Wc=1；Wc=2Wc試驗(yàn)CurrentDirectory球桿掌握程序的系統(tǒng)文件夾；點(diǎn)擊進(jìn)入SimulinkLibraryBrower窗口，翻開(kāi)工具箱GoogolEducationBall&Beam\D.FrequencyResponseControl，F(xiàn)requencyResponsePort1StartRealControl制程序界面；整直到小球穩(wěn)定。比較各組數(shù)據(jù)的試驗(yàn)結(jié)果。將小球撥離平衡位置，觀看其恢復(fù)原位的過(guò)程。常數(shù)模塊REFPOS1一般是選通的，是小球的參考位置，單位mm。增益模塊RealPosition1用于調(diào)整小球穩(wěn)定后的實(shí)際位置與參考位置的差異。有時(shí)阻尼過(guò)大，可不必理睬。假設(shè)小球死在非平衡位置，將其撥離死區(qū)即可。以下是試驗(yàn)結(jié)果圖：圖1.4.5 Wc=1的階躍響應(yīng)圖圖1.4.6 Wc=2的階躍響應(yīng)圖圖1.4.7 Wc=3的階躍響應(yīng)圖

直線一級(jí)倒立擺試驗(yàn)試驗(yàn)一系統(tǒng)建模及穩(wěn)定性分析1、了解機(jī)理法建模的根本步驟；2、會(huì)用機(jī)理法建立直線一級(jí)倒立擺的數(shù)學(xué)模型；3二、試驗(yàn)要求1、承受機(jī)理法建立直線一級(jí)倒立擺的數(shù)學(xué)模型；MATLAB中仿真驗(yàn)證；三、試驗(yàn)設(shè)備1、直線一級(jí)倒立擺；2MATLAB四、試驗(yàn)原理系統(tǒng)建?？梢苑譃閮煞N：機(jī)理建模和試驗(yàn)建模。機(jī)理建模是在了解爭(zhēng)論對(duì)象的運(yùn)動(dòng)并通過(guò)傳感器檢測(cè)其可觀測(cè)的輸出，應(yīng)用數(shù)學(xué)手段建立起系統(tǒng)的輸入—輸出關(guān)系。這里面包括輸入信號(hào)的設(shè)計(jì)選取、輸出信號(hào)的準(zhǔn)確檢測(cè)、數(shù)學(xué)算法的爭(zhēng)論等等內(nèi)容。對(duì)于倒立擺系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)留神的假設(shè)無(wú)視掉一些次要的因素后，它就是一個(gè)典型的運(yùn)動(dòng)的剛體系統(tǒng)，可以在慣性坐標(biāo)系內(nèi)應(yīng)用經(jīng)典力學(xué)理論建立系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程。1、建立系統(tǒng)傳遞函數(shù)：依據(jù)系統(tǒng)微分方程〔1.10c，化為關(guān)于加速度輸入量和角度輸出量的傳函數(shù)：2、直線一級(jí)倒立擺閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析：構(gòu)建如下圖閉環(huán)系統(tǒng)，則系統(tǒng)的閉環(huán)極點(diǎn)為〔-5.1381〕、〔5.1381〕：圖2.1.1 閉環(huán)原理圖由于有實(shí)部為正的極點(diǎn)，所以閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定，必需設(shè)計(jì)掌握器使系統(tǒng)穩(wěn)定。3、仿真在MATLABSimulink中構(gòu)建仿真程序e1，參加階躍信號(hào)，仿真效果圖如下：圖2.1.2 Simulink仿真圖點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕，雙擊Scope模塊，得到系統(tǒng)仿真曲線，此時(shí)系統(tǒng)不穩(wěn)定，發(fā)散。

圖2.1.3 系統(tǒng)仿真曲線圖表2.1.1仿真試驗(yàn)數(shù)據(jù)表內(nèi)容內(nèi)容數(shù)據(jù)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)〔s〕R〔s〕s229.41m/s2系統(tǒng)不穩(wěn)定，發(fā)散3影響系統(tǒng)穩(wěn)定的因素是閉環(huán)系統(tǒng)的極點(diǎn)位置，任意極點(diǎn)位于s分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性和其他性能。思考題：依據(jù)直線一級(jí)倒立擺建模的過(guò)程，總結(jié)機(jī)理法建模的根本步驟：依據(jù)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的物理規(guī)律建立方程化簡(jiǎn)為微分方程依據(jù)小偏差線性化的理論化簡(jiǎn)為線性系統(tǒng)的傳遞函數(shù)；1、把握狀態(tài)反響的設(shè)計(jì)方法；2二、試驗(yàn)要求1、設(shè)計(jì)直線一級(jí)倒立擺狀態(tài)反響調(diào)整器；2三、試驗(yàn)設(shè)備1、直線一級(jí)倒立擺；2MATLAB四、試驗(yàn)原理1、狀態(tài)方程的建立：態(tài)方程為：整理后得到系統(tǒng)狀態(tài)方程：2、直線一級(jí)倒立擺系統(tǒng)可控性分析小車的位移x、擺桿與垂直方向的夾角；系統(tǒng)有四個(gè)狀態(tài)量，分別是小車位移x，小車速度，擺桿與垂直方向的夾角擺桿與垂直方向上的角速度系統(tǒng)的四個(gè)特征根為[00-5.425.42]，由于有一個(gè)特征根在s右半平面，系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，必需設(shè)計(jì)相應(yīng)的掌握系統(tǒng)，才可使系統(tǒng)穩(wěn)定，如狀態(tài)反響調(diào)整器等。系統(tǒng)的能控性/能達(dá)性能控。依據(jù)線性系統(tǒng)理論，能控性定義為：對(duì)連續(xù)時(shí)間線性時(shí)變系統(tǒng)，其狀態(tài)方程為其中，x為n維狀態(tài)，u為p維輸入，J為時(shí)間定義區(qū)間，A(t)和B(t)為n n p維時(shí)變矩陣，A(t)的元在J上為確定可積，B(t)的元在J上為平方可積。對(duì)連續(xù)時(shí)間時(shí)變系統(tǒng)和指定初始時(shí)刻t J，假設(shè)狀態(tài)空間中全部非零狀態(tài)在時(shí)刻t J都為能達(dá)或能控，則稱系統(tǒng)對(duì)連續(xù)時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)：能控性秩判據(jù)對(duì)連續(xù)時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)：

在時(shí)刻to為完全能控或能達(dá)。其中，x為n維狀態(tài)量，u為p維輸入量，A和B為n n維和n p維常值矩陣。對(duì)上述所示連續(xù)時(shí)間線性時(shí)不變系統(tǒng)，構(gòu)造能控性秩判別矩陣：則系統(tǒng)完全能控的充分必要條件為：統(tǒng)完全能控。設(shè)ｎ維線性定常系統(tǒng)：狀態(tài)反響原理設(shè)ｎ維線性定常系統(tǒng)：其中，x、u、y分別是n維、p維、q維向量；A、B、C分別是n n維和n p維、n q維實(shí)數(shù)矩陣。狀態(tài)反響系統(tǒng)的掌握量u取為狀態(tài)xU=V-Kx其中，v為p維參考輸入向量，K為p 參加狀態(tài)反響后系統(tǒng)的構(gòu)造圖如以下圖所示：圖2.2.1系統(tǒng)的全狀態(tài)反響構(gòu)造圖則系統(tǒng)狀態(tài)反響的動(dòng)態(tài)方程為：3、全狀態(tài)反響調(diào)整器的實(shí)現(xiàn)反響任意配置閉環(huán)極點(diǎn)的充分必要條件是被控系統(tǒng)可控。直線一級(jí)倒立擺系統(tǒng)是可控的。一般狀況下，倒立擺系統(tǒng)小車速度、擺桿角速度是通過(guò)對(duì)采樣所得小車位移x、角度求差商得到的，即：設(shè)系統(tǒng)狀態(tài)已經(jīng)通過(guò)上述方法得到，系統(tǒng)期望極點(diǎn)，則系統(tǒng)設(shè)系統(tǒng)狀態(tài)已經(jīng)通過(guò)上述方法得到，系統(tǒng)期望極點(diǎn)，則系統(tǒng)期望特征多項(xiàng)式為：列寫(xiě)狀態(tài)反響系統(tǒng)的特征多項(xiàng)式：期望特征多項(xiàng)式為：令s的多項(xiàng)式各項(xiàng)系數(shù)對(duì)應(yīng)相等，則可解出K陣。設(shè)系統(tǒng)期望極點(diǎn)為[-2 -3 -4+3i 則解得狀態(tài)反響陣為：K=[-5.0505 -5.8249 35.2502 6.2750]系統(tǒng)參加0.1m/s2，MATLAB躍響應(yīng)仿真圖如以下圖所示：圖2.2.2 極點(diǎn)配置為[-2-3-4+3i-4-3i]時(shí)的全狀態(tài)反響仿真圖五、試驗(yàn)步驟翻開(kāi)倒立擺電控箱上的電源按鈕，然后將倒立擺小車扶至導(dǎo)軌中間位置。在MATLAB/CurrentFolder中翻開(kāi)文件“StateEFB_Control.mdl”，彈出實(shí)時(shí)掌握界面。

圖2.2.3 實(shí)時(shí)掌握界面點(diǎn)擊連接程序，此時(shí)能聽(tīng)到電機(jī)上伺服后發(fā)出的蜂鳴聲。讓倒立擺運(yùn)行一段時(shí)間?！癙os”及“Angle”兩個(gè)示波器，觀看當(dāng)信號(hào)切換時(shí)系統(tǒng)輸出的響應(yīng)狀況。內(nèi)容

圖2.2.4 “Pos”及“Angle”示波器的輸出曲線數(shù)據(jù)K=[-5.0505 -5.8249 35.25026.2750]0.1m/s2系統(tǒng)穩(wěn)定表2.2.1 仿真試驗(yàn)數(shù)據(jù)表、擺桿角度量〔0.005rad〕總要偏(-0.015~+0.01)、擺(-0.5~0.5)在原點(diǎn)處肯定范圍內(nèi)反復(fù)振蕩。而這種偏差，可以等效為擺桿上受到一個(gè)不變的干擾力。類似于用手橫向“頂在了”擺桿的一端。小車位移小車速度擺桿角度 擺桿角速度穩(wěn)態(tài)時(shí)方差0.01120.52450.0023 17.2716階躍響應(yīng)偏移量0.180.20.05 -0.5~0.5調(diào)整、歸零時(shí)間6秒3.5秒2秒 2.6秒表2.2.2極點(diǎn)配置為-2-3--4- 時(shí)的系統(tǒng)各狀態(tài)分析表思考題：如何選取狀態(tài)？1、理解狀態(tài)確實(shí)定原則；二、試驗(yàn)要求1、設(shè)計(jì)直線一級(jí)倒立擺狀態(tài)反響調(diào)整器；三、試驗(yàn)設(shè)備1、直線一級(jí)倒立擺；1.建立不同的狀態(tài)方程：依據(jù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：選取狀態(tài)量，可以構(gòu)造出二狀態(tài)反響2、計(jì)算機(jī)MATLAB1.建立不同的狀態(tài)方程：依據(jù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：選取狀態(tài)量，可以構(gòu)造出二狀態(tài)反響方程、三狀態(tài)反響方程和四狀態(tài)反響方程。簡(jiǎn)潔證明，上述三種狀態(tài)反響方程都是可控的。建立二狀態(tài)反響調(diào)整器——角度、位移的仿真以使系統(tǒng)穩(wěn)定。求的KK=[18.13332.6667]但是此時(shí)位移是開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，是輸入量的二次積分，所以小車會(huì)以1m/s2的加速度〔可以參考復(fù)合校正試驗(yàn)〕，具體操作如下：靜態(tài)補(bǔ)償試驗(yàn)需要兩名試驗(yàn)者聯(lián)合操作才能完成。翻開(kāi)倒立擺電控箱上的電源按鈕，然后將倒立擺小車扶至導(dǎo)軌中間位置。在MATLAB/CurrentFolder“StateFB_Control_2.mdl”，會(huì)彈出如以下圖所示的實(shí)時(shí)掌握界面。

圖2.3.1 實(shí)時(shí)掌握界面點(diǎn)擊連接程序，此時(shí)能聽(tīng)到電機(jī)上伺服后發(fā)出的蜂鳴聲，點(diǎn)擊運(yùn)行程序。試驗(yàn)者1時(shí)手扶住擺桿使其維持原地不動(dòng)。試驗(yàn)者2雙擊“ManualSwitch”將輸入信號(hào)打到PosRef.2端。試驗(yàn)者1方向和速度。試驗(yàn)者2輸入信號(hào)的符號(hào)反置；小車移動(dòng)速度快，則適當(dāng)減小輸入信號(hào)的數(shù)值。重復(fù)步驟8)~9)，直至放手后小車能平衡在原處。記錄靜態(tài)補(bǔ)償數(shù)據(jù)，填入試驗(yàn)記錄表中。建立三狀態(tài)反響調(diào)整器——角度、角速度、速度的仿真所以需要靜態(tài)補(bǔ)償以使系統(tǒng)穩(wěn)定。：0，-5.42，5.42；設(shè)系統(tǒng)的期望極點(diǎn)為：5，-4+3i，-14-3i；則可求的K陣為：K=[31.4667 5.7506 -4.2517]具體操作如下：靜態(tài)補(bǔ)償試驗(yàn)需要兩名試驗(yàn)者聯(lián)合操作才能完成。翻開(kāi)倒立擺電控箱上的電源按鈕，然后將倒立擺小車扶至導(dǎo)軌中間位置。在MATLAB/CurrentFolder“StateFB_Control_3.mdl”，彈出實(shí)時(shí)掌握界面。

圖2.3.2 實(shí)時(shí)掌握界面1點(diǎn)擊連接程序，此時(shí)能聽(tīng)到電機(jī)上伺服后發(fā)出的蜂鳴聲，點(diǎn)擊運(yùn)行程序。試驗(yàn)者1時(shí)手扶住擺桿使其維持原地不動(dòng)。試驗(yàn)者2雙擊“ManualSwitch”將輸入信號(hào)打到PosRef.2端。試驗(yàn)者1方向和速度。試驗(yàn)者2輸入信號(hào)的符號(hào)反置；小車移動(dòng)速度快，則適當(dāng)減小輸入信號(hào)的數(shù)值。重復(fù)步驟8)~9)，直至放手后小車能平衡在原處。記錄靜態(tài)補(bǔ)償數(shù)據(jù)，填入試驗(yàn)記錄表中。建立四狀態(tài)反響調(diào)整器——角度、角速度、位移、速度的仿真翻開(kāi)倒立擺電控箱上的電源按鈕，然后將倒立擺小車扶至導(dǎo)軌中間位置。在MATLAB/CurrentFolder中翻開(kāi)文件“StateFB_Control_4.mdl”，彈出實(shí)時(shí)掌握界面。

圖2.3.3 實(shí)時(shí)掌握界面2點(diǎn)擊連接程序，此時(shí)能聽(tīng)到電機(jī)上伺服后發(fā)出的蜂鳴聲。讓倒立擺運(yùn)行一段時(shí)間?！癙os”及“Angle”兩個(gè)示波器，觀看當(dāng)信號(hào)切換時(shí)系統(tǒng)輸出的響應(yīng)狀況。系統(tǒng)響應(yīng)曲線如以下圖：內(nèi)容

圖2.3.4系統(tǒng)輸出響應(yīng)圖數(shù)據(jù)0.189m/s2-5.5m/s2

調(diào)整時(shí)間：5.9s圖2.3.1狀態(tài)反響試驗(yàn)結(jié)果表量，因此系統(tǒng)是穩(wěn)定的。思考題：如何選取狀態(tài)量？LQR掌握1、把握LQR2、會(huì)依據(jù)系統(tǒng)需求設(shè)計(jì)LQR調(diào)整器；1、設(shè)計(jì)直線一級(jí)倒立擺LQR調(diào)整器；三、試驗(yàn)設(shè)備1、直線一級(jí)倒立擺；2、計(jì)算機(jī)MATLAB四、試驗(yàn)原理線性二次型最優(yōu)調(diào)整器〔LQ——LinearQuadratic〕是指系統(tǒng)的狀態(tài)方程是線性的，指標(biāo)函數(shù)工具，廣泛適用于MIMO間區(qū)間，設(shè)計(jì)的閉環(huán)系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定裕度。LQR〔線性二次型最優(yōu)調(diào)整器〕的原理指標(biāo)