基于小車倒立擺的自動(dòng)控制原理開放性實(shí)驗(yàn)的開發(fā)與研究.pdf

1、小車倒立擺是個(gè)復(fù)雜的控制系統(tǒng)。牽扯到控制算法與伺服控制相互配合的深層次問題。不經(jīng)過一定開發(fā)，本科學(xué)生直接在上面完成實(shí)驗(yàn)，有相當(dāng)?shù)碾y度。為了將這樣的實(shí)驗(yàn)裝置引入到自動(dòng)控制原理的開放性實(shí)驗(yàn)中，需構(gòu)建一個(gè)合適的平臺(tái)，該平臺(tái)能使學(xué)生的注意力集中于控制算法的探討上，還要具有良好的人機(jī)交互功能，同時(shí)還要提供切合學(xué)生知識(shí)基礎(chǔ)和能力的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。 由于倒立擺系統(tǒng)本身對(duì)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的苛刻要求，通過WINDOWS操作系統(tǒng)調(diào)用硬件供應(yīng)商提供的基于WI

2、NDOWS操作系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)程序來實(shí)現(xiàn)這一任務(wù)實(shí)時(shí)性達(dá)不到要求，所以選擇基于MATLABRTW實(shí)時(shí)內(nèi)核的方式來滿足系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求。將Simulink生成的仿真模型下載到目標(biāo)實(shí)時(shí)內(nèi)核中運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)外部硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)倒立擺的控制。 本文應(yīng)用MATLAB圖形用戶界面的開發(fā)環(huán)境GUIDE設(shè)計(jì)開發(fā)出界面友好、功能完善的圖形用戶界面，將離線仿真與實(shí)時(shí)控制有機(jī)結(jié)合起來?？梢允箤W(xué)生繞開艱澀的硬件編程和繁瑣的軟件設(shè)計(jì)，集中精力于控制器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和

3、參數(shù)整定，為學(xué)生進(jìn)行開放性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)提供有力基礎(chǔ)。另外，本文還簡單講述了在SIMULINK集成環(huán)境中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)畫仿真。 本文針對(duì)高年級(jí)本科生設(shè)計(jì)了一系列直線單級(jí)倒立擺控制實(shí)驗(yàn)，包括對(duì)象數(shù)學(xué)模型的建立、經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論幾個(gè)部分。實(shí)驗(yàn)將離線數(shù)學(xué)仿真和在線實(shí)時(shí)控制結(jié)合起來。另外，本文還對(duì)自動(dòng)控制原理知識(shí)進(jìn)行了擴(kuò)展，開發(fā)了易于學(xué)生理解和掌握的有關(guān)魯棒性概念的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)。 最后，論文對(duì)本文進(jìn)行了總結(jié)，闡述了在實(shí)驗(yàn)中解決的