精品文档---下载后可任意编辑Harbin Institute of TechnologyHarbin Institute of Technology课程设计说明书（论文）课程设计说明书（论文）课程名称： 控制系统设计课程设计设计题目：直线一级倒立摆控制器设计院 系：班 级：设 计 者：学 号：指导老师：罗晶周乃馨 设计时间： 2024.9.2——2024.9.13 哈尔滨工业大学教务处哈尔滨工业大学课程设计任务书 姓 名： 院 （系）：英才学院 专 业： 班 号： 任务起至日期： 2024 年 9 月 2 日至 2024 年 9 月 13 日课程设计题目： 直线一级倒立摆控制器设计已知技术参数和设计要求：本课程设计的被控对象采纳固高公司的直线一级倒立摆系统 GIP-100-L。系统内部各相关参数为：小车质量 0.5 Kg ；摆杆质量 0.2 Kg ；小车摩擦系数 0.1 N/m/sec ；摆杆转动轴心到杆质心的长度 0.3 m ；摆杆惯量 0.006 kg*m*m ；采样时间 0.005 秒。设计要求：1．推导出系统的传递函数和状态空间方程。用 Matlab 进行阶跃输入仿真，验证系统的稳定性。2．设计 PID 控制器，使得当在小车上施加 0.1N 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。3．设计状态空间极点配置控制器，使得当在小车上施加的阶跃信号时，闭环系统的响应指标为：（1）摆杆角度和小车位移的稳定时间小于 3 秒（2）的上升时间小于 1 秒（3）的超调量小于 20 度（弧度）（4）稳态误差小于 2%。工作量：1. 建立直线一级倒立摆的线性化数学模型；2. 倒立摆系统的 PID 控制器设计、MATLAB 仿真及实物调试；3. 倒立摆系统的极点配置控制器设计、MATLAB 仿真及实物调试。工作计划安排：第 3 周 （1）建立直线一级倒立摆的线性化数学模型；（2）倒立摆系统的 PID 控制器设计、MATLAB 仿真；（3）倒立摆系统的极点配置控制器设计、MATLAB 仿真。第 4 周 （1）实物调试；（2）撰写课程设计论文。精品文档---下载后可任意编辑 同组设计者及分工：各项工作独立完成。 指导老师签字___________________年月日 教研室主任意见： 教研室主任签字___________________年月日*注：此任务书由课程设计指导老师填写。精品文档---下载后可任意编辑第一章 直线一级倒立摆数学模型的推导及建立系统建模可以分为两种：机理建模和实验建模。实验建模就是通过在讨论对象上加上一系列的讨论者事先确定的输入...
