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课程设计说明书（论文）
课程名称：院班学系：级：号：
自动控制理论课程设计电气学院电气工程系
设计题目：直线一级倒立摆控制器设计
设计者：指导教师：设计时间：手机号码：
哈尔滨工业大学教务处
2016662016619
f姓专
名：业：电气工程及其自动化
院（系）：电气学院电气工程系班号：
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已知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GIP100L。系统内部各相关参数为：M小车质量05Kg；m摆杆质量02Kg；b小车摩擦系数01Nmsec；l摆杆转动轴心到杆质心的长度03m；I摆杆惯量0006kgmm；T采样时间0005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进行阶跃输入仿真，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01N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01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02m的阶跃信号时，闭环系统的响应指标为：（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（035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。
f工作计划安排：20166620166721669
20166102016612
实物调试；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。撰写课程设计论文。
同组设计者及分工：调试部分由小组共同完成。设计部分及课程设计论文撰写各自独立完成。
指导教师签字___________________
年教研室主任意见：
月
日
教研室主任签字___________________
年
月
日
f注：此任务书由课程设计指导教师填写。
f哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）
直线一级倒立摆控制器设计
摘要：采用牛顿欧拉方法建立了直线一级倒立摆系统的数学模型。采用MATLAB分析了系统开环时倒立摆的不稳定性，运用根轨迹法设计了控制器，增加了系统的零极点以保证系统稳定。采用固高科技所提供的控制器程序在MATLAB中进行仿真分析，将电脑与倒立摆r