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直線一級倒立擺直線一級倒立擺1課程設計答辯課程設計答辯2線一級倒立擺系統建模目錄控制器設計及MATLAB仿真實現倒立擺實物控制及調試線一級倒立擺系3直線一級倒立擺系統建模及性能分析直線一級倒立擺系統4級直線倒立擺系統建模系統建模直線一級倒立擺系統參數的確立擺桿轉動軸心到桿質心的長度擺桿慣量0.00223kg·m·m重力加速度9.8m/s2擺桿與垂直向上方向的夾角擺桿與垂直向上方向的夾角車與擺桿相互作用力的水平的小車與擺桿相互作用力的垂直分量F,擺桿受到的干擾力擺桿受到的垂直方向的干擾力擺桿受到的水平方向的干擾力級直線倒立擺系統建模5擺桿水平方向受力分析擺桿豎直方向受力分析N=m-(x+sineP-mg=m(cos8)式1:N=m+mycose帶干擾的擺桿登式2.P-mg=-m1Bsine-mlb2cos力分析擺桿力矩平衡方程I3:-PlsinB-Ncos8=188=T+o,cosd=-cos8,sino=-sing將式1中N式2中P代入式3中可得:(+m12)b+mesin0=-marcos因為<1所以C0sO=-1,sinb=-p,()2擺桿慣量/h≈0忽略干擾的擺桿受力分析由以上可得微94系統建模分方程擺桿水平方向受力分析6由微分方程p383系統性能分析4747既可得到傳遞函數模型,也可得到狀態空間模型經拉布拉斯變換可得S)389(5)+元R(s)6(s)即:R(s)s2-29.4設:x=x可得狀態空間表達式0000x0001r=x=u000d0010d0由微分方程p3837系統穩定性分析系統性能分析直線一級倒立擺系統傳遞函數為:R(S)S2-294未校正閉環系統的結構圖如圖所示R(s)Os)94系統穩定性分析8直線一級倒立擺課件9系統性能分析系統能控性分析:由之前建立的狀態空間表達式可知A=[0100;0000;0001002940]B=[0:103]構造能控性秩判別矩陣:Qc=[BA*BA*A*BA*A*A*B]對其求秩:rank(Qc)=4由于能控性秩判別矩陣αc滿秩,所以系統完全可控系統完全可控,系統也即可以采用狀態反饋法進行極點配置系統性能分析10直線一級倒立擺課件11直線一級倒立擺課件12直線一級倒立擺課件13直線一級倒立擺課件14直線一級倒立擺課件15直線一級倒立擺課件16直線一級倒立擺課件17直線一級倒立擺課件18直線一級倒立擺課件19直線一級倒立擺課件20直線一級倒立擺課件21直線一級倒立擺課件22直線一級倒立擺課件23直線一級倒立擺課件24直線一級倒立擺課件25直線一級倒立擺課件26直線一級倒立擺課件27直線一級倒立擺課件28直線一級倒立擺課件29直線一級倒立擺課件30直線一級倒立擺課件31直線一級倒立擺課件32直線一級倒立擺課件33直線一級倒立擺課件34直線一級倒立擺課件35直線一級倒立擺課件36直線一級倒立擺課件37直線一級倒立擺課件38直線一級倒立擺課件39直線一級倒立擺課件40直線一級倒立擺課件41直線一級倒立擺課件42直線一

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