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摘要:在穩(wěn)定性控制問題上,倒立擺既具有普遍性又具有典型性。其作為一個裝置,成本低廉,結(jié)構(gòu)簡單;作為一個被控對象,又是一個相當(dāng)復(fù)雜、高階次、不穩(wěn)定、多變量、非線性、強(qiáng)耦合的系統(tǒng),只有采取行之有效的方法才能使之穩(wěn)定。 論文綜述了倒立擺的研究歷史,介紹了倒立擺系統(tǒng)在工程實際中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀以及倒立擺系統(tǒng)的控制方法。研究了倒立擺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特性,用牛頓力學(xué)方法建立一級倒立擺系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,并在平衡點(diǎn)附近進(jìn)行線性化。重點(diǎn)介紹了PID控制器的結(jié)構(gòu)和控制方法,PID控制的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。PID控制器具有結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)以及具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和魯棒性,并且可以獲得良好的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。論文應(yīng)用PID控制理論設(shè)計了一級倒立擺系統(tǒng)的PID控制器,并用MATLAB軟件和ADAMS軟件對倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行控制仿真以驗證控制算法的正確性。仿真結(jié)果證明本文設(shè)計的PID控制器能夠?qū)崿F(xiàn)一級倒立擺系統(tǒng)的自平衡控制。 關(guān)鍵詞:一級倒立擺;PID控制;MATLAB;ADAMS;仿真
目錄 摘要 abstract 第1章 緒論-1 1.1 選題的背景-1 1.2 課題的意義和應(yīng)用前景-1 1.3 課題的研究現(xiàn)狀-2 1.4 論文主要研究內(nèi)容-4 第2章 倒立擺系統(tǒng)簡介-5 2.1 倒立擺系統(tǒng)的分類-5 2.2 倒立擺系統(tǒng)的特性-7 2.3 倒立擺系統(tǒng)的控制目標(biāo)-8 2.4 倒立擺系統(tǒng)的控制方法-8 2.5. 一級倒立擺硬件組成-9 2.5.1 一級倒立擺本體-10 2.5.2 電控箱-10 2.5.3 控制平臺-10 2.6 本章小結(jié)-10 第3章 一級倒立擺數(shù)學(xué)模型的建立-11 3.1 一級倒立擺系統(tǒng)描述-11 3.2一級倒立擺系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模-11 3.2.1一級倒立擺系統(tǒng)運(yùn)動方程的推導(dǎo)-11 3.2.2 一級倒立擺系統(tǒng)穩(wěn)定性分析-13 3.2.3 一級倒立擺控制方法的確定-14 3.3 本章小結(jié)-15 第4章 PID控制器設(shè)計-17 4.1 PID控制的簡述-17 4.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢-17 4.3 PID控制器的結(jié)構(gòu)-18 4.4 PID控制系統(tǒng)設(shè)計原理-19 4.5 PID參數(shù)整定方法-20 4.6 一級倒立擺PID控制器設(shè)計-20 4.6.1 一級倒立擺擺桿角度控制-20 4.6.2 一級倒立擺小車位置控制-22 4.7 本章小結(jié)-23 第5章 一級倒立擺的控制仿真-25 5.1 MATLAB/Simulink簡介-25 5.2 ADAMS簡介-25 5.3 一級倒立擺PID控制算法在MATLAB中的仿真-26 5.3.1 一級倒立擺角度控制仿真-26 5.3.2 一級倒立擺小車位置控制仿真-28 5.3.3 一級倒立擺雙閉環(huán)PID控制算法仿真-29 5.4 一級倒立擺系統(tǒng)的聯(lián)合仿真-31 5.4.1 MATLAB與ADAMS聯(lián)合仿真意義-31 5.4.2 聯(lián)合仿真的設(shè)計步驟-31 5.5本章小結(jié)-41 第6章 結(jié)論與展望-43 6.1 結(jié)論-43 6.2 不足之處及未來展望-43 致謝-45 參考文獻(xiàn)-47 |