控制系统数字仿真与CAD 第3版 教学课件 ppt 作者 张晓华 主编 _ 倒立摆运动控制
34页1、导师:张晓华 教授 学生:蔡增威 专业:电力电子与电力传动,一阶直线倒立摆 运动控制技术的研究,课题背景,托载“神五”升空 的长征火箭,海上钻井平台,一阶直线倒立摆运动控制技术的研究,国内外研究现状,国外研究现状,一阶直线倒立摆运动控制技术的研究,理论研究深入广泛,多数与工程实践结合,且大部分进行了实物仿真,国内外研究现状,国内研究现状 研究人员较少;开创性研究成果少;大多只进行了软件仿真,一阶直线倒立摆运动控制技术的研究,本课题的研究内容,一阶直线倒立摆运动控制技术的研究,系统数学模型的建立,基本假设: 1)摆杆为匀质刚体细杆; 2)各部分的摩擦力(力矩) 与相对速度(角速度) 成正比; 3)皮带轮与传送带之间无滑动,转送带无伸长现; 4)其它摩擦及阻尼的影响认为很小而忽略。,一阶直线倒立摆运动控制技术的研究,物理模型,系统数学模型的建立,第二类拉格朗日方程 设质点系由n个质点组成,系统具有(3n-s) 个自由度,则: 其中: 为质点系的动能; 为质点系的广义坐标; 为广义力。,一阶直线倒立摆运动控制技术的研究,系统数学模型的建立,基于拉格朗日方程建立的 系统数学模型,不考虑系 统摩
2、擦,忽略摩 擦影响,考虑系统摩擦,一阶直线倒立摆运动控制技术的研究,模型线性化及验证,为了便于控制器的设计计算将系统模型在平衡点处附近进行线性化得:,一阶直线倒立摆运动控制技术的研究,原始模型,线性化模型,模型线性化及验证,单位阶跃输入时 的位移曲线(右1) 单位阶跃输入时 的摆角曲线(右2),简化验证,单位斜坡输入时 的位移曲线(左1) 单位斜坡输入时 的摆角曲线(左2),一阶直线倒立摆运动控制技术的研究,机械系统设计与实现,一阶倒立摆本 体结构图(右),一阶倒立摆 外观图(左),一阶直线倒立摆运动控制技术的研究,电控系统设计与实现,控制系统结构 图(下),一阶直线倒立摆运动控制技术的研究,控制系统外观 图(上),电控系统设计与实现 电气控制柜,控制柜外观(左); 控制柜结构图(右),一阶直线倒立摆运动控制技术的研究,控制面板及显示界面,PLC及EM235,驱动器,信号调理模块,航空插头,电控系统设计与实现,以PLC为核心的电控系统组成,一阶直线倒立摆运动控制技术的研究,电控系统设计与实现,供电系统,一阶直线倒立摆运动控制技术的研究,电控系统设计与实现,信号调理电路,*码盘信号 调理
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