基于PID控制的一级倒立摆系统的研究VIP专享VIP免费

本科生毕业设计（论文）论文题目：基于PID控制的一级倒立摆系统的研究姓名：学院：专业：班级、学号：指导教师：摘要本文的研究对象为一级倒立摆系统，主要是基于PID控制的一级倒立摆控制系统的设计。利用PID参数整定的多种方法对PID的三个参数进行调节，并对其优化，然后用利用Matlab对其进行仿真，并对最后仿真图的结果进行分析与比较。倒立摆是一种典型的非线性、多变量、强耦合、快速的、自然不稳定的系统。在实际生产生活中有很多类似的系统，故研究一级倒立摆系统的PID控制具有很大的实际意义。本文介绍了多种PID参数整定算法，主要采用了的是Z-N整定法并详细介绍了PID参数整定算法的相关理论和具体操作方法。在本文中还建立了一级倒立摆的数学模型和物理模型。本文着重讲述了Z-N整定法和试凑法对PID三个参数的进行优化的具体方法。用Matlab对一级倒立摆系统进行了仿真，并且比较这些方法的优缺点，对最后的仿真图结果研究和分析。得出PID参数整定方法的优缺点。关键词：PID控制器参数整定一级倒立摆Matlab仿真AbstractObjectofthispaperisaninvertedpendulumsystemismainlybasedonPIDcontrolaninvertedpendulumcontrolsystemdesign.UseavarietyofPIDparametertuningmethodtoadjustthethreeparametersofPID,anditsoptimization,andthenusethemusingmatlabsimulation,andtheresultsofthelastsimulationdiagramanalysisandcomparison.Invertedpendulumisatypicalnon-linear,multi-variable,strongcoupling,fast,naturallyunstablesystem.Inreallifetherearealotofsimilarproductionsystems,itisofaninvertedpendulumsystemPIDcontrolhasgreatpracticalsignificance.ThisarticledescribesavarietyofPIDparametertuningalgorithm,themainuseoftheZ-Nentiretitration,anddetailsofthePIDparametertuningalgorithmsrelatedtheoryandspecificmethodsofoperation.Inthisarticle,alsoestablishedamathematicalmodeloftheinvertedpendulumandphysicalmodels.ThispaperfocusesontheZNTuningMethodforPIDandgeneticalgorithmstooptimizethethreeparametersofspecificmethods.UsingMatlabonaninvertedpendulumsystemissimulated,andcomparetheadvantagesanddisadvantagesofthesemethods,drawingonthefinalresultsofthesimulationstudyandanalysis.DrawtwodifferentPIDparametertuningmethodadvantagesanddisadvantages.Keywords:PID(ProportionIntegrationDifferentiation)controllerParametertuningAninvertedpendulumMatlabsimulation目录摘要IAbstract....................................................................................................II1绪论...................................................11.1课题的研究背景及意义........................................11.2国内外的研究现状............................................21.3本文的主要内容..............................................32PID控制器参数整定法...................................42.1PID控制器的原理............................................42.2PID参数整定方法............................................52.3PID控制器的参数整定.......................................142.4PID控制的特点.............................................153直线一级倒立摆系统的建模..............................173.1倒立摆系统的简介...........................................173.2一级倒立摆系统数学模型的建立...............................183.3倒立摆系统的的控制方法.....................................204直线一级倒立摆的PID控制器设计及仿真..................224.1基于Z-N整定法的PID控制器设计与仿真.......................224.2基于试凑法的PID控制器设计与仿真...........................244.3仿真结果的分析.............................................255结论..................................................26致谢..............................