直线一级倒立摆PID控制实验报告
一、实验目的
本实验的目的是让实验者理解并掌握PID控制的原理和方法，并应用于直
线一级倒立摆的控制，PID控制并不需要对系统进行精确的分析，因此我们采用
实验的方法对系统进行控制器参数的设置。
二、实验设备
直线一级倒立摆；安装有MATLAB软件的PC机；运动控制卡主机箱。
三、实验步骤及结果
1、PID控制参数设定及仿真
对于PID控制参数，我们采用以下的方法进行设定：
由实际系统的物理模型：


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在Simuli
k中建立如图1所示的直线一级倒立摆控制模型：
图1直线一级倒立摆PID控制MATLAB仿真模型
先设置PID控制器为P控制器，令Kp9，Ki0，KD0，得到以下仿真结
果：
图2参数设置窗口
f图3直线一级倒立摆P控制仿真结果图（Kp＝9）
从图3中可以看出，控制曲线不收敛，因此增大控制量，令Kp50，Ki0，
KD0，得到以下仿真结果：
图4直线一级倒立摆P控制仿真结果图（Kp＝50）
从图4中可以看出，闭环控制系统持续振荡，周期约为06s。为消除系统
的振荡，增加微分控制参数KD，令Kp50Ki0KD16，得到仿真结果如下：
f图5直线一级倒立摆PD控制仿真结果图（Kp＝50，KD＝16）
从图5中可以看出，系统稳定时间过长，大约为7秒，因此再增加微分控
制参数KD，令：Kp50Ki4KD16，仿真得到如下结果：
图6直线一级倒立摆PID控制仿真结果图（Kp＝50，Ki＝4，KD＝16）
由于PID控制器为单输入单输出系统，所以只能控制摆杆的角度，并不能
控制小车的位置，所以小车会往一个方向运动。
2、PID控制实验
1打开直线一级倒立摆PID控制界面入下图6所示：
图6直线一级倒立摆MATLAB实时控制界面
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