(完整word版)一级倒立摆系统.doc

自动控制原理课程设计

倒立摆系统的控制器设计

学生姓名：李剑南

指导教师：黄建明

班级：5班

重庆大学自动化学院

二O一一年元

课程设计指导教师评定成绩表

项目

分值

优秀

(100x≥90)

良好

(90x≥80)

中等

(80x≥70)

及格

(70x≥60)

不及格(x60)

评分

参考标准

参考标准

参考标准

参考标准

参考标准

学习态度

15

学习态度认真，科学作风严谨，严格保证设计时间并按任务书中规定的进度开展各项工作

学习态度比较认真，科学作风良好，能按期圆满完成任务书规定的任务

学习态度尚好，遵守组织纪律，基本保证设计时间，按期完成各项工作

学习态度尚可，能遵守组织纪律，能按期完成任务

学习马虎，纪律涣散，工作作风不严谨,不能保证设计时间和进度

技术水平与实际能力

25

设计合理、理论分析与计算正确，实验数据准确，有很强的实际动手能力、经济分析能力和计算机应用能力，文献查阅能力强、引用合理、调查调研非常合理、可信

设计合理、理论分析与计算正确，实验数据比较准确，有较强的实际动手能力、经济分析能力和计算机应用能力，文献引用、调查调研比较合理、可信

设计合理，理论分析与计算基本正确，实验数据比较准确，有一定的实际动手能力，主要文献引用、调查调研比较可信

设计基本合理，理论分析与计算无大错，实验数据无大错

设计不合理，理论分析与计算有原则错误，实验数据不可靠，实际动手能力差，文献引用、调查调研有较大的问题

创新

10

有重大改进或独特见解，有一定实用价值

有较大改进或新颖的见解，实用性尚可

有一定改进或新的见解

有一定见解

观念陈旧

论文(计算书、图纸)撰写质量

50

结构严谨，逻辑性强，层次清晰，语言准确，文字流畅，完全符合规范化要求，书写工整或用计算机打印成文；图纸非常工整、清晰

结构合理，符合逻辑，文章层次分明，语言准确，文字流畅，符合规范化要求，书写工整或用计算机打印成文；图纸工整、清晰

结构合理，层次较为分明，文理通顺，基本达到规范化要求，书写比较工整；图纸比较工整、清晰

结构基本合理，逻辑基本清楚，文字尚通顺，勉强达到规范化要求；图纸比较工整

内容空泛，结构混乱，文字表达不清，错别字较多，达不到规范化要求；图纸不工整或不清晰

指导教师评定成绩：

指导教师签名：年月日

重庆大学本科学生课程设计任务书

课程设计题目

倒立摆系统的控制器设计

学院

自动化学院

专业

自动化

年级

已知参数和设计要求：

M：小车质量 1.096kg

m：摆杆质量 0.109kg

b：小车摩擦系数 0.1N/sec

l：摆杆转动轴心到杆质心的长度 0.25m

I：摆杆惯量 0.0034kgm2

利用根轨迹法设计控制器,使得校正后系统的性能指标满足:

调整时间

最大超调量

利用频率特性法设计控制器，使得校正后系统的性能指标满足：

(1)系统的静态位置误差常数为10；

(2)相位裕量为50°；

(3)增益裕量等于或大于10分贝。

设计或调整PID控制器参数，使得校正后系统的性能指标满足：

调整时间

最大超调量

学生应完成的工作：

1、利用设计指示书中推导的模型及任务书中的实际参数，建立小车倒立摆的实际数学模型。

2、进行开环系统的时域分析。

3、利用根轨迹法设计控制器，进行闭环系统的仿真分析。

4、利用频域法设计控制器，进行闭环系统的仿真分析。

5、设计PID控制器，进行闭环系统的仿真分析。

6、完成课程设计报告。

参考资料：

1、涂植英，陈今润.自动控制原理.重庆:重庆大学出版社,2005

2、胡寿松.自动控制原理.北京:科学出版社,2001

3、KatsuhikoOgata.现代控制工程.北京:电子工业出版社,2003

4、固高科技有限公司.直线倒立摆安装与使用手册R1.0,2005

5、固高科技有限公司.倒立摆与自动控制原理实验,2005

6、Matlab/Simulink相关资料

课程设计的工作计划：

1、参考相关资料，消化设计内容（2天）；

2、按要求完成设计任务（5天）；

3、按课程设计的规范要求撰写设计报告（2天）；

4、课程设计答辩（1天）。

任务下达日期2010年12月27日

完成日期2010年1月7日

指导教师（签名）

学生（签名）

1．前言

随着科学技术的迅速发展，新的控制方法不断出现，倒立摆系统作为检验新的控制理论及方法有效性的重要实验手段得到广泛研究。本文选取平面一级倒立摆系统作为研究对象，进行了针对多变量复杂系统的智能控制方法。

倒立摆系