倒立摆小车控制

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1、仲恺农业工程学院课程设计扌艮告电机拖动与运动控制综合设计院系：自动化学院题S：倒立摆小车控制班级：工业自动化131姓名：廖声雄学号：201321714116时间:2016. 10. 10-2016. 10. 15指导老师：付根平一、实验目的:1、设计基于状态观测器的状态反馈控制系统。2、学习设计小车单级倒立摆系统，并用simulink仿真。3、使用M语言设计出单级倒立摆动画程序。二、实验任务【例7-11与图66类似的另一台弧级倒立摆系统如图728所示。摆忏长度为匚摆 球质愀（包括摆杆质址）为叫 小车的质址为承力加速度为g。选择状态变hi: Xjx2 -e x3 =y, x4 =yo则其状态空间

2、衣达式为0100-上2(M + /71) g ML000xl30001*3订M000X4 -0 -需-nJ0 01-Sts*8m.“伽.场9.畑/ BIWU5优姦空IWU4X力41R5I4lawsis22M40 9M4Q519. m4M Mil1 Orao -l oxe；：m:人门卜谕旬：A0 I 0 0:1X475 0 |0 0 0 l：-Q9l 0 0 0(B：0；25；O*2hC【1 0 0 0 I tjtn wvAlfYrkA.tH41 A.t”丨-0 Wraw. D iaH-CAR+0.24；k7LineWidth0.7);hold onplot(+0.89+0.89H-CAR+02

3、,H_CAR-038?lcTineWidth0.7);hold onplotGOa.OMMHCAR+OZHCAIUUSlIcTLmeWidtMOE;hold on plot(+0.87),(.0.87)jH_CAR-0.4,H_CAR+-0.4；k,；LineWidth0.7);hold onplot(+0.85)X-0.85),H_CAR-0.36H_CAR-0.36,k7LmeWidth1.0);hold on plot(+07)X-0.7),H_CAR.H-CAR,k,；LineWidth1.0);hold onplot(-0.85)(-0.7)H-CAR+0.2H_CAR；k,；Lme

4、WidthU-0);hold onplot(+07)X+0.85)jH-CAR,H_CAR*0.2；k7LmeWidth,1.0);hold onplot(y?yjH_CAR+03H-CAR+L+0.2；.-k7LineWidth0.7);hold onr= 0.04;hseta = 0:0.001 :pi;yh = y+r*cos(hseta);zh = H_C AR1-0.3 +r * siii(hseta);plot(yhzli,1)7LmeWidthCARXSTDTH); hold on;r= 0.04;hseta = 0:0.001:2*pi;yh = y_line+r*cos(hs

5、eta);zh = z_lineT.03+r*sin(hseta);plot(yhzli7LineWidthCARXSTDTH); hold on;yl_circle = y-0.2;yr_circle = y+0.2;z_circle = HJVHEEL/2;r = H_WHEEL/2;seta = 0:0.001:2*pi;yyl = yl_circle+r*cos(seta);yyr = yr_circle+r*cos(seta);zz = z_ciicle-r0.4+r*sin(seta);plot(yyl,zz,yyr,zzW,LmeWidth；CARWIDTH); hold on;

6、%电动机和右下角滑轮yl_circle = -0.85;yr_circle = +0.85;z_circle = 0.1;r= 0.04;seta = 0:0.001:2*pi;yyl = yl_circle+r*cos(seta);yyr = yr_circle+r*cos(seta);zz = z_circle+r*sin(seta)-0.06;ploMyyrzzywzkTLmeWidtirCARWIDTH); hold on;%滑轮yl_circle = -0.85;yr_circle = +0.85;z_circle = HJVHEEL/2;r = H_WHEEL/2;seta = 0

7、:0.001:2 *pi;yyl = yl_cii-cler*cos(seta);yyr = yr_circle+r*cos(seta);zz = z_c ii-c le-0.5 6+r * siii(seta);plot(yyl,zz,k；yyi;zz,k；LmeWidth：CARWIDTH);hold on;plot(y,yjme, H_C AR+0.32,z_line ,rTLnieWidth：LINE WIDTH);% 画单摆杆hold onif il &i yout.sigiials.values(i-1,1)plot(yO08),(y+O.O8)J(H_CAR+H_WHEEL)/2

8、+O4(H_CAR+H_WHEEL)/2+O.4rmTLmeWi dth： ARROWWIDTH);hold oilplot(y+0.08),(y+0.08)0.05*cos(p“6)J(H_CAR+H_WHEEL)/2+04(H_CAR-H_WHEEL)/2+ 04.05 *sm(pi/6)；m7LmeWidthARROWVIDTH);hold oilplot(y+0.08),(y+0.08)0.05*cos(p“6)J(H_CAR+H_WHEEL)/2+04(H_CAR-H_WHEEL)/2+ 0.4-0.05*sm(pi/6)；m7LmeWidthARROWVIDTH);hold oil

9、elseif yout. signals. values(i, 1) Pie Ecrt 0 lret Tools eshcp Window HepDOQBbQQ或 03倒立摟小车二蛍动壬铁果倒B) figure 1- XAle Edt View nsert Todt Desktop Windew Help0母 ki b Q fflSS小丰二if功杰效果图Q Figure 1Hit Ed Vitw Insert Tock Desktop Wi-*ccw H*p Q 3 k丈丫!(2 扁匚五、总结这次小车倒立摆系统的操作中，遇到了不少问题，但是通过查阅相关资料, 并且请教对这一方面在行的同学，最后将小车代码逐步实现完善，使系统达到预 期想要的结果。通过这次实验，我们掌握了具有状态观测器的状态反馈控制系统 的设计，同时也更加了解了 MATLAB的功能，熟悉了函数的使用以及系统的设计 过程中应该注意的问题。同时也知道了 MATLAB的强大仿真功能将有利于我们对 自动化专业的学习。