本科生课程设计
题目：基于双闭环PID控制的一阶倒立摆控制系统设计
姓名：
学号：
系别：
电气工程系
专业：电气工程与自动化
年级：07级
指导教师：
2010年4月28日
目录
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f1、系统模型的建立…………………………………………………32、模型验证………………………………………………………43、设计的内外环的PID控制器………………………………………104、SIMULIN仿真…………………………………………………135、检测系统的鲁棒性………………………………………………166、遇到问题…………………………………………………………197、心得体会…………………………………………………………208、结论……………………………………………………………219、参考文献…………………………………………………………22
一系统模型的建立
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f如图01所示的“一阶倒立摆控制系统”中，设计一个能通过检测小车的位置与摆杆的摆动角，来适当控制电动机驱动力的大小的控制系统。
图01
1）对模型的理论分析建立一阶倒立摆的精确模型实际模型如下所示
2点进行线性化后得到近似模型若只考虑摆角在工作点等零附近的细微变化这是可以将模型线性化得到近似
模型将Jml23M1kg代入即可得到要求的关于参数m、l的模型，让后再进行线性化表达式在模型验证中。
二模型验证
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f1子系统的建立实际模型
图1
Fc
4ml23u1lm4ml23si
u3u2210m2l2si
u3cosu34ml231mm2l2powercosu32Fc
1mlcosu3u1m2l2si
u3cosu3u22101mmlsi
u3m2l2powercosu321m4ml23
线性模型
Fc
2301mu23u1l4mFc
35u130mu24m
图2
做完以上之后点击鼠标左键不放对图形进行选定，接着右击creatsubsystem如下图所示：
4
f图32模型的封装：倒立摆的振子质量m和倒摆长度L作为子系统的参数：
图4双击函数模块
图5
欲改变其中的任一个参数只要点击其中二者之一的函数方块就行在其中的ml改就行了。
有两种实现的方法：一种是利用示波器观察如下图所示，另一种是采用绘图程序实现。
1）示波器实现如图6：
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f图6
示波器显示结果如图7所示
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f图7
2）用程序实现：
I
ertedpe
dulum
Modeltesti
ope
loop
Sig
alsrecuperatio

将导入到xymat中的仿真试验数据读出
loadxymat
tsig
als1fsig
als2xsig
als3qsig
als4
读取时间信号读取作用力F信号读取精确模型中的小车位置信号读取精确模型中的r