倒立振子控制系统的制作VIP专享

精品文档---下载后可任意编辑姓 名： 陈 宇班 级：机械工程 15 班倒立振子控制系统的制作讨论对象为倒立振子台车系统，如图 1 所示。假设台车只在水平方向移动，台车的水平位置为ｙ，振子垂直倾斜角为 Ψ。倒立振子为质量是 m 的刚性棒，长度为 2L，其绕重心旋转的惯性矩为 I。台车质量为 M。其中央的支撑点与倒立振子之间的摩擦不计，台车与地面之间的摩擦不计。系统的输入为一施加给台车的水平方向的力即控制力 u，输出为振子的倾斜角 Ψ 和台车的水平位置ｙ。讨论图示方向的控制力 u 与振子转动的角度 Ψ 和台车位置ｙ之间的关系。考虑到作用于振子和台车支点的水平及垂直方向的力 H、V 和地面作用到台车的力 R，将这个力作为中间变量，建立数学模型。绕振子重心转动的运动振子重心水平方向的运动振子重心垂直方向的运动台车水平方向的运动台车垂直方向力的平衡在尽量使倒立振子保持垂直的同时，也使台车在水平方向保持某基准位置。不失一般性，且为分析方便起见，简要地给出倒立振子台车系统的参数如下：振子的质量 m =1 kg，长度 2L =2 m ，I = mLL/3=1/3 kg·㎡。台车的质量 M = 1 kg，重力加速度 g =10 kg/s·s。 图一 倒立振子台车系统示意图2．振子弹簧振子弹簧是倒立振子系统的关键部件，假如它出现故障将会导致严重的后果：轻则改变系统性能，重则使系统坍塌、失效。因此，对振子弹簧的设计、制造、安装等环节要特别认真，要认真负责，千万不可草率从事。3.铰球形铰在倒立振子平台结构上多处用到,除振子立柱的上下雨端需设铰外,在各个振子弹簧的两端也需要设置铰(立柱的下铰点也可降至连系梁中),以确保碟形弹簧时刻承受轴向力.球形铰也是应用多年的成熟技术.交通部二航局设计院曾于 1964 年设计\应用过比较大的球形铰.该铰装在南京炼油厂万吨级码头的消能装置上.使用至今情况良好。精品文档---下载后可任意编辑4．安全装置要使平台使用期间倒立振子隔振系统工作正常,必要的时候又能检修更换弹簧,或遇到偶然事件时平台也不至于坍塌，就必须设有安全装置。安全装置不是倒立振子隔振理论要求的,而是正式应用倒立振子隔振原理于实际工程时,必须增加的一件设施。这一点正好说明纯理论讨论和应用讨论的不同。安全装置又固定于系统检测室底部大梁下的“安全装置外环”、固定于工作点连系梁顶上的“安全装置内环”滑动铁栓及话动垫块四部分组成。系统正常工作时，活动垫块被取掉了。平台移动（有...