倒立摆课程设计报告 1 课程设计说明书 课程名称： 控制系统课程设计 设计题目：一阶倒立摆控制器设计 院 系： 信息与电气工程学院 班 级： 设 计 者： 学 号： 指导教师： 设计时间：2013 年 2 月 25 日到 2013 年 3 月 8 号 倒立摆课程设计报告 2 课程设计（论文）任务书 专 业 自动化 班 级 0902101 学 生 指导教师 题 目 一阶倒立摆课程设计 子 题 设计时间 2013 年 2 月 25 日 至 2013 年 3 月 8 日 共 2 周 设计要求 设计（论文）的任务和基本要求，包括设计任务、查阅文献、方案设计、说明书（计算、图纸、撰写内容及规范等）、工作量等内容。 1．建立一阶倒立摆数学模型 2．做模型仿真试验 （1）给出 Matlab 仿真程序。 （2）给出仿真结果和响应曲线。 3．倒立摆系统的PID 控制算法设计 设计PID 控制器，使得当在小车上施加 1N 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 0.1 弧度 并作 PID 控制算法的MATLAB 仿真 4．倒立摆系统的最优控制算法设计 用状态空间法设计控制器，使得当在小车上施加 0.2m 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 5 秒 （2）x 的上升时间小于 1 秒 （3） 的超调量小于 20 度（0.35 弧度） （4）稳态误差小于 2%。 指导教师签字： 系（教研室）主任签字： 2013 年 3 月 5 日倒立摆课程设计报告 3 目录 一、 建立一阶倒立摆数学模型 ............................................................................................. 4 1. 一阶倒立摆的微分方程模型 ...................................................................................... 4 2. 一阶倒立摆的传递函数模型 ...................................................................................... 6 3. 一阶倒立摆的状态空间模型 ...................................................................................... 7 二、 一阶倒立摆matlab 仿真 ................................................................................................ 9 三、 倒立摆系统的PID 控制算法设计 ...............................................................
