一級(jí)倒立擺課程設(shè)計(jì).doc

北京石油化工學(xué)院 BEIJING INSTITUTE OF PETROCHEMICAL TECHNOLOGY 課程設(shè)計(jì)用紙 綜合課程設(shè)計(jì) 題目：?jiǎn)渭?jí)倒立擺的設(shè)計(jì)班 級(jí)：自 113 學(xué) 號(hào) ，姓 名： 指 導(dǎo) 教 師：戴 波 盛 沙 唐 建 徐 文 星 目 錄簡(jiǎn)介4一.直線一級(jí)倒立擺系統(tǒng)51.1直線一級(jí)倒立擺控制系統(tǒng)裝置51.2系統(tǒng)方塊圖51.3直線一級(jí)倒立擺機(jī)理建模71.4 Matlab仿真分析9二.串聯(lián)校正裝置的頻域設(shè)計(jì)102.1超前校正裝置的設(shè)計(jì)102.2倒立擺實(shí)時(shí)控制132.3校正裝置的設(shè)計(jì)152.4 滯后-超前校正裝置的設(shè)計(jì)162.5小結(jié)18三、PID控制器的設(shè)計(jì)193.1 PID控制系統(tǒng)圖193.2 PID控制器的控制規(guī)律193.3參數(shù)掃描得到合適的kp、ki、kd193.4 PID控制器的設(shè)計(jì)223.5 小結(jié)23四、經(jīng)濟(jì)性分析244.1 市場(chǎng)分析244.2 市場(chǎng)運(yùn)作244.3 成本分析25五、參考文獻(xiàn)28六、體會(huì)29簡(jiǎn) 介倒立擺是進(jìn)行控制理論研究的典型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。由于倒立擺系統(tǒng)的控制策略和雜技運(yùn)動(dòng)員頂桿平衡表演的技巧有異曲同工之處，極富趣味性，而且許多抽象的控制理論概念如系統(tǒng)穩(wěn)定性、可控性和系統(tǒng)抗干擾能力等等，都可以通過倒立擺系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)直觀的表現(xiàn)出來，因此在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的高等院校，它已成為必備的控制理論教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。學(xué)習(xí)自動(dòng)控制理論的學(xué)生通過倒立擺系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證所學(xué)的控制理論和算法，非常的直觀、簡(jiǎn)便，在輕松的實(shí)驗(yàn)中對(duì)所學(xué)課程加深了理解。 倒立擺不僅僅是一種優(yōu)秀的教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，同時(shí)也是進(jìn)行控制理論研究的理想實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。由于倒立擺系統(tǒng)本身所具有的高階次、不穩(wěn)定、多變量、非線性和強(qiáng)耦合特性，許多現(xiàn)代控制理論的研究人員一直將它視為典型的研究對(duì)象，不斷從中發(fā)掘出新的控制策略和控制方法，相關(guān)的科研成果在航天科技和機(jī)器人學(xué)方面獲得了廣闊的應(yīng)用。二十世紀(jì)九十年代以來，更加復(fù)雜多種形式的倒立擺系統(tǒng)成為控制理論研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，每年在專業(yè)雜志上都會(huì)有大量的優(yōu)秀論文出現(xiàn)。 固高科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱固高科技）為高等院校的自動(dòng)控制教學(xué)提供了整套基于擺系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)解決方案。包括各種擺的開發(fā)生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排和配置，以及對(duì)應(yīng)的自動(dòng)控制理論教學(xué)內(nèi)容和相關(guān)經(jīng)典教材的推薦。固高科技開發(fā)生產(chǎn)的倒立擺系列包括直線運(yùn)動(dòng)型和圓周運(yùn)動(dòng)型兩個(gè)系列，主要特點(diǎn)包括： 開放性：采用四軸運(yùn)動(dòng)控制板卡，機(jī)械部分和系統(tǒng)硬件部分非常容易擴(kuò)展，可以根據(jù)用戶需要進(jìn)行配置。系統(tǒng)軟件接口充分開放，用戶不僅可以使用配套的實(shí)驗(yàn)軟件，而且可以根據(jù)自己的實(shí)際需要擴(kuò)展軟件的功能。 模塊化：系統(tǒng)的機(jī)械部分可以選用直線或者旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，根據(jù)實(shí)際需要配置成成一級(jí)、二級(jí)或者三級(jí)倒立擺。而三級(jí)擺可以方便地改裝成兩級(jí)擺，兩級(jí)擺可以改裝成一級(jí)擺。系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)軟件同樣是基于模塊化的思想設(shè)計(jì)，用戶可以根據(jù)需要增加或者修改相應(yīng)的功能模塊。 簡(jiǎn)易安全：擺系統(tǒng)包括運(yùn)動(dòng)控制板卡、電控箱（旋轉(zhuǎn)平臺(tái)系統(tǒng)中和機(jī)械本體聯(lián)在一起）、機(jī)械本體和微型計(jì)算機(jī)幾個(gè)部分組成，安裝升級(jí)方便。同時(shí)在機(jī)械、運(yùn)動(dòng)控制板卡和實(shí)驗(yàn)軟件上都采取了積極措施，保證實(shí)驗(yàn)時(shí)人員的安全可靠和儀器安全。 方便性： 倒立擺系統(tǒng)易于安裝、升級(jí)，同時(shí)軟件界面操作簡(jiǎn)單。 先進(jìn)性：采用工業(yè)級(jí)四軸運(yùn)動(dòng)控制板卡作為核心控制系統(tǒng)，先進(jìn)的交流伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)，檢測(cè)元件使用光電碼盤而不使用電位計(jì)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合當(dāng)今先進(jìn)的運(yùn)動(dòng)控制發(fā)展方向。 一、直線一級(jí)倒立擺控制系統(tǒng)1.1直線一級(jí)倒立擺控制系統(tǒng)裝置圖1.1 一級(jí)倒立擺控制系統(tǒng)該裝置由計(jì)算機(jī)、電控箱、一級(jí)倒立擺系統(tǒng)等部件組成，控制一級(jí)擺倒立。1.2級(jí)倒立擺系統(tǒng)的硬件組成以及工作原理倒立擺系統(tǒng)包含倒立擺本體、電控箱及出計(jì)算機(jī)和運(yùn)動(dòng)控制卡組成的控制平臺(tái)三大部分，組成了一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)件圖如圖2.1所示：圖2.1 一級(jí)倒立擺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖其中電控箱內(nèi)主要有以下部件：(1)交流伺服驅(qū)動(dòng)器；(2)IO接口板；(3)開關(guān)電源。控制平臺(tái)主要部分組成：(1)與IBM PCAI機(jī)兼容的PC機(jī)，帶PCISCI總線插槽；(2)GT400一SVPCI運(yùn)動(dòng)控制卡；(3)GT400SVPCI運(yùn)動(dòng)控制卡用戶接口軟件。電機(jī)通過同步帶驅(qū)動(dòng)小車在滑桿上來回運(yùn)動(dòng)，以保持?jǐn)[桿平衡。直線一級(jí)倒立擺系統(tǒng)的工作原理如圖所示：計(jì)算機(jī)運(yùn)動(dòng)控制卡伺服驅(qū)動(dòng)器伺服電機(jī)擺桿光電碼盤1光電碼盤2倒立擺系統(tǒng)工作原理框圖電機(jī)編碼器和角碼器向運(yùn)動(dòng)控制卡反饋小車和擺桿位置，小車的位移可以根據(jù)光Ffl碼盤l的反饋通過換算獲得，速度信號(hào)可以通過對(duì)位移的差分得到，并同時(shí)反饋給伺服驅(qū)動(dòng)器和運(yùn)動(dòng)控制卡；擺桿的角度由光電碼盤2測(cè)量得到，而角速度信號(hào)可以通過對(duì)角度的差分得到，并同時(shí)反饋給控制卡和伺服驅(qū)動(dòng)器。計(jì)算機(jī)從運(yùn)動(dòng)控制卡中讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，確定控制決策(小車向哪個(gè)方向移動(dòng)，移動(dòng)速度，加速度等)，并由運(yùn)動(dòng)控制卡來實(shí)現(xiàn)控制決策，產(chǎn)生相應(yīng)的控制量，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)，保持?jǐn)[桿平衡。下面來介紹一級(jí)倒立擺系統(tǒng)的一些硬件組成：（1） 伺服電機(jī)伺服電機(jī)又稱為執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件，它將輸入的電壓信號(hào)變換成轉(zhuǎn)軸的角位移或者角速度輸出。輸入的電壓信號(hào)又稱為控制信號(hào)或者控制電壓。改變控制電壓可以變更伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。(2) 編碼器編碼器作為檢測(cè)轉(zhuǎn)速、線速度、角速度、線位移、角位移的一種傳感器，是利用碼盤將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成亮、暗光信號(hào)，再用各種光電器件的光電效應(yīng)將信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。可以說是一種最簡(jiǎn)單的數(shù)字式傳感器，精度高且可靠，應(yīng)用非常廣泛。編碼器有兩種形式:增量式編碼器和絕對(duì)編碼器。(3) 限位開關(guān)限位開關(guān)又稱行程開關(guān),可以安裝在相對(duì)靜止的物體(如固定架、門框等，簡(jiǎn)稱靜物)上或者運(yùn)動(dòng)的物體（如行車、門等，簡(jiǎn)稱動(dòng)物）上。當(dāng)動(dòng)物接近靜物時(shí)，開關(guān)的連桿驅(qū)動(dòng)開關(guān)的接點(diǎn)引起閉合的接點(diǎn)分?jǐn)嗷蛘邤嚅_的接點(diǎn)閉合。由開關(guān)接點(diǎn)開、合狀態(tài)的改變?nèi)タ刂齐娐泛蜋C(jī)構(gòu)的動(dòng)作。限位開關(guān)也可分為旋轉(zhuǎn)限位開關(guān)及直行限位開關(guān)。 (4)運(yùn)動(dòng)控制器1.3直線一級(jí)倒立擺機(jī)理建模 在忽略了空氣阻力，各種摩擦之后，可將直線一級(jí)倒立擺系統(tǒng)抽象成小車和勻質(zhì)桿組成的系統(tǒng)，如下圖1.3所示。圖1.3 直線一級(jí)倒立擺系統(tǒng)我們不妨做以下假設(shè)： M 小車質(zhì)量 m 擺桿質(zhì)量 b 小車摩擦系數(shù) I 擺桿轉(zhuǎn)動(dòng)軸心到桿質(zhì)心的長(zhǎng)度 I 擺桿慣量 F 加在小車上的力 x 小車位置 擺桿與垂直向上方向的夾角 擺桿與垂直向下方向的夾角（考慮到擺桿初始位置為豎直向下）因?yàn)槲覀兊妮斎肓渴切≤嚨募铀俣龋敵隽渴切≤嚨慕嵌?，所以在這里我們僅對(duì)小車的加速度和位移進(jìn)行物理分析。對(duì)擺桿垂直方向的合力進(jìn)行分析，得到下面的方程： （1-1）力矩平衡方程如下： (1-2)因?yàn)?+，cos= -cos，sin= -sin，故等式前面有負(fù)號(hào)。將這個(gè)兩個(gè)方程進(jìn)行化簡(jiǎn)合并，可以得到方程： (1-3)設(shè)（是擺桿與垂直向上方向之間的夾角），假設(shè)與1（單位是弧度）相比很小，即1，則可以進(jìn)行近似處理：cos=1 ，線性化后兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方程如下: (1-4)對(duì)方程組進(jìn)行拉普拉斯變換，得到 : (1-5)所以擺桿角度和小車位移的傳遞函數(shù)為： (1-6)由上式化簡(jiǎn)可得出擺桿角度和小車加速度的傳遞函數(shù)為： (1-7)實(shí)際系統(tǒng)的模型參數(shù)如下: M 小車質(zhì)量 1.096 Kg ，m 擺桿質(zhì)量 0.109 Kg ，b 小車摩擦系數(shù) 0 .1N/m/sec ，l 擺桿轉(zhuǎn)動(dòng)軸心到桿質(zhì)心的長(zhǎng)度 0.2 5m ，I 擺桿慣量 0.0034 kg*m*m ，T 采樣頻率 0.005秒 。將模型參數(shù)代入公式(1-7)可得： 1.4 Matlab仿真分析Kp=150程序：num=150*0.02725;den=0.0102125,0,-0.26705; bode (num,den)axis(square);grid ontitle( Bode圖)xlabel(Re);ylabel (Im)二、串聯(lián)校正裝置的頻域設(shè)計(jì)2.1超前校正裝置的設(shè)計(jì)校正目標(biāo)如下：1.設(shè)Kp0，相位裕量 400令K=1502.由伯德圖可知，原系統(tǒng)的 = 0，c =19.4s=+=40-0+5(取5) 令 = ，按下式確定，即 為了充分利用超前網(wǎng)絡(luò)的相位超前特性，應(yīng)使校正后系統(tǒng)的截止頻率c正好在m處，即?。篶=m。 分析可知，m位于1/T與1/T的幾何中點(diǎn)，求得： 而在m在點(diǎn)上G0(j)的幅值應(yīng)為：-10lg = -7.65dB3.從 原系統(tǒng)的伯德圖上，可求得m=30.6rad/s所以4.為了補(bǔ)償超前網(wǎng)絡(luò)造成的衰減，引入 倍的放大器 。得到超前校正裝置的傳遞函數(shù)所以，校正后系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)：5.bode圖num=0.321686 4.0875;den=0.00013787 0.0102125 -0.0036052 -0.26705; bode (num,den)axis(square);grid ontitle( Bode圖)xlabel(Re);ylabel (Im)計(jì)算機(jī)仿真：num0=0.02725;num1=12 150;num=conv(num0,num1); den0=0.0102125 0 -0.26705;den1=0.0135 1;den=conv(den0,den1);ga=tf(num,den);gb=feedback(ga,1,-1);figure(1);step(gb);grid;figure(2);margin(ga);grid;超前校正后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)超前校正后系統(tǒng)的Bode圖=400 ，h=+dB，c 從19.41rad/s ,30.6rad/s曲線可得系統(tǒng)已穩(wěn)定。原系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能得到改善，滿足目標(biāo)設(shè)計(jì)要求。超前網(wǎng)絡(luò)是利用網(wǎng)絡(luò)的相角超前特性，只要正確地將超前網(wǎng)絡(luò)的交接頻率1/T和1/T選在待校正系統(tǒng)截止頻率的兩旁，并適當(dāng)選擇和T，就可以使已校正系統(tǒng)的截止頻率和相角裕度滿足性能指標(biāo)的要求，從而改善閉環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。超前校正能使瞬態(tài)響應(yīng)得到顯著改善，穩(wěn)態(tài)精確度的改變則很小，它可以增強(qiáng)高頻噪聲效應(yīng)。2.2倒立擺實(shí)時(shí)控制直線一級(jí)倒立擺的頻率響應(yīng)控制結(jié)果圖Simulink仿真圖2.3校正裝置的設(shè)計(jì)Gc（s）= 滯后網(wǎng)絡(luò)是利用滯后網(wǎng)絡(luò)的高頻幅值衰減特性，使已校正系統(tǒng)截止頻率下降，從而使系統(tǒng)獲得足夠的相角裕度。而由待校統(tǒng)的相頻特性曲線可以看出，原系統(tǒng)相位裕度為00 ，滯后補(bǔ)償無法對(duì)原系統(tǒng)提升相位，補(bǔ)償后的相位裕度小于等于0，無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，所以該系統(tǒng)無法使用滯后補(bǔ)償。滯后校正使穩(wěn)態(tài)精確度得到顯著提高，但瞬間響應(yīng)的時(shí)間卻隨之而增加。滯后校正能抑制高頻噪聲信號(hào)的影響。2.4滯后超前校正裝置的設(shè)計(jì)1.令k=100=46，c=18rad/s，因?yàn)橐?的余量 ，可得 =54 =arcsin（a-1）/（a+1），即54=arcsin（a-1）/（a+1）,解得a=7.16。2.1/Ta=0.1c ,得Ta=0.49又-20lga+L(c )+20lgTbc =0,解得Tb=0.5989，3.-滯后校正器的傳遞函數(shù)為4.Matlab仿真分析：num0=0.02725;num1=30 108.89 100;num=conv(num0,num1); den0=0.0102125 0 -0.26705;den1=0.3224 4.11 1;den=conv(den0,den1);ga=tf(num,den);gb=feedback(ga,1,-1);figure(1);step(gb);grid; figure(2); margin(ga);grid;Matlab仿真圖2.5.小結(jié) 由于原系統(tǒng)的相位裕度是0，滯后補(bǔ)償無法對(duì)原系統(tǒng)提升相位。所以滯后不能滿足要求。而超前，超前-滯后兩種方法均能滿足要求。比較這兩周方法，會(huì)發(fā)現(xiàn)雖然超前-滯后的穩(wěn)定性沒有超前好，但是他的響應(yīng)速度變快了，而且控制精度也比超前要好，這兩種方法各有個(gè)優(yōu)點(diǎn)，綜合考慮超前-滯后更好一些。 1.超前校正是利用相位超前的特性，獲得所需要的結(jié)果；滯后校正是利用其高頻衰減特性，獲得所要的結(jié)果。而滯后超前是兼有兩者的特性，從而達(dá)到要求的。 2.超前校正一般用來改善穩(wěn)定裕度。它有可能提供更高的增益交接頻率。比較高的增益交接頻率意味著比較大的帶寬，大的帶寬意味著調(diào)整時(shí)間的減少。因此，如果需要大的帶寬，或者說具有快速的響應(yīng)特性，應(yīng)當(dāng)采用超前校正。但它需要一個(gè)附加的增益增量，以補(bǔ)償超前網(wǎng)絡(luò)本身的衰減。 3.需要獲得快速響應(yīng)特性，又需要獲得良好的穩(wěn)態(tài)精度，則可以采用滯后超前校正裝置。通過應(yīng)用滯后超前校正裝置，低頻增益增大，改善了穩(wěn)態(tài)精度，也增大了系統(tǒng)的帶寬和穩(wěn)定裕度。三.PID控制器的設(shè)計(jì)3.1PID控制系統(tǒng)圖：3.2PID控制器的控制規(guī)律：將偏差的比例(P)、積分(I)和微分(D)通過線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制，故稱PID控制器。其控制規(guī)律為或?qū)懗蓚鬟f函數(shù)的形式式中：比例系數(shù)；積分時(shí)間常數(shù)；微分時(shí)間常數(shù)。3.3程序掃描法得到合適的kp、ki、kdMatlab程序清單：t=0:0.01:10;for kp=70:1:150for ki=80:1:120for kd=5:1:20numpid=kd kp ki;denpid=1 0;num=0.02725;den=0.0102125 0 -0.26705;numc=conv(num,numpid);d1=conv(denpid,den);sys=tf(numc,d1);sys1=feedback(sys,1,-1);y=step(sys1,t);s=501;while y(s)0.98 & y(s)1.02;s=s-1;end;ts =(s-1)*0.01if ts 1break;endendif ts 1break;endendif ts 1break;endendfigure(1);step(sys1,t);gridtitle(PID單位階躍響應(yīng))xlabel(時(shí)間)ylabel(幅值)sol=kp;ki;kd;tskpkikdts運(yùn)行結(jié)果：kp=70,；ki=110；kd=8，settling time=0.995計(jì)算機(jī)仿真：num0=0.02725;num1=8 70 110;num=conv(num0,num1); den=0.0102125 0 -0.26705 0;ga=tf(num,den);gb=feedback(ga,1,-1);figure(1);step(gb);grid;figure(2);margin(ga);grid;PID參數(shù)掃描階躍響應(yīng)圖3.4 PID的控制器的設(shè)計(jì)：一級(jí)倒立擺比例控制器控制下小車位移與擺桿角度Simulink仿真圖3.5小結(jié)通過課后驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)P和PI不能讓擺桿豎立起來，她們無法滿足要求，然而通過驗(yàn)證PD和PID發(fā)現(xiàn)，兩者都能將擺桿豎立起來，但是比較這兩種方法時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)PID控制比PD控制多一個(gè)零點(diǎn)，阻尼比就變大了，同時(shí)抑制系統(tǒng)的震蕩，系統(tǒng)自然就更穩(wěn)定了，所以，PID控制更好?。ㄒ陨暇褪沁x用PID控制的，P、PI、PD都不行?。┧?、經(jīng)濟(jì)性分析4.1市場(chǎng)分析倒立擺系統(tǒng)有著很強(qiáng)的市場(chǎng)環(huán)境,主要體現(xiàn)在:(l)機(jī)器人的站立與行走類似于雙倒立擺系統(tǒng),盡管第一臺(tái)機(jī)器人在美國(guó)問世至今已有三十年的歷史,機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù))機(jī)器人的行走控制至今仍未能很好解決(2)在火箭等飛行器的飛行過程中為了保持其正確的姿態(tài)要不斷進(jìn)行實(shí)時(shí)控制(3)通信衛(wèi)星在預(yù)先計(jì)算好的軌道和確定的位置上運(yùn)行的同時(shí)要保持其穩(wěn)定的姿態(tài)使衛(wèi)星天線一直指向地球使它的太陽能電池板一直指向太陽(4)偵察衛(wèi)星中攝像機(jī)的輕微抖動(dòng)會(huì)對(duì)攝像的圖像質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響,為了提高攝像的質(zhì)量必須能自動(dòng)地保持伺服云臺(tái)的穩(wěn)定消除震動(dòng)(5)為防一止單級(jí)火箭在拐彎時(shí)斷裂而誕生的柔性火箭(多級(jí)火箭)其飛行姿態(tài)的控制也可以用多級(jí)倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行研究。由于控制理論的廣泛應(yīng)用,由此系統(tǒng)研究產(chǎn)生的方法和技術(shù)將在半導(dǎo)體及精密儀器加工、機(jī)器人控制技術(shù)、人工智能、導(dǎo)彈攔截控制系統(tǒng)、航空對(duì)接控制技術(shù)、火箭發(fā)射中的垂直度控制、雙足機(jī)器人火箭飛行控制、伺服云臺(tái)穩(wěn)定、衛(wèi)星飛行中的姿態(tài)控制和一般工業(yè)應(yīng)用等方面具有廣闊的利用開發(fā)前景“因此對(duì)倒立擺控制機(jī)理的研究具有重要的理論和實(shí)踐意義”。4.2市場(chǎng)運(yùn)作目前有關(guān)倒立擺的研究主要集中在亞洲,如中國(guó)的北京師范大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、中國(guó)科技大學(xué),日本的東京工業(yè)大學(xué)、東京電機(jī)大學(xué),東京大學(xué)。韓國(guó)的釜山大學(xué)、忠南大學(xué),此外,俄羅斯的圣彼得堡大學(xué)、美國(guó)的東佛羅里達(dá)大學(xué)、俄羅斯科學(xué)院、波蘭的波茲南技術(shù)大學(xué)、意大利的佛羅倫薩大學(xué)也都對(duì)這個(gè)領(lǐng)域有持續(xù)的研究。近年來,雖然各種新型倒立擺不斷問世,但是可自主研發(fā)并生產(chǎn)倒立擺裝置的廠家卻并不多。目前,國(guó)內(nèi)各高校基本上都采用香港固高公司和加拿大Quanser公司生產(chǎn)的系統(tǒng);其它一些生產(chǎn)廠家還包括(韓國(guó))奧格斯科技發(fā)展有限公司(FT-4820型倒立擺)、保定航空技術(shù)實(shí)業(yè)有限公司。 4.3成本分析交流流伺服電機(jī)：松下伺服電機(jī)A 系列（型號(hào)：MSMA022A1C） 價(jià)格：4000 松下伺服電機(jī)A4系列（型號(hào)： MSMD022P1U）價(jià)格：3000左右 松下伺服電機(jī)A5系列（型號(hào)： MSMD022G1U）價(jià)格：2500左右相比較而言，松下A5系列伺服電機(jī)更有優(yōu)勢(shì)，性價(jià)比更高。特點(diǎn)：快速、智能、輕便、放心、便利。角編碼器（型號(hào)：OVW2-02-2MD）價(jià)格：520左右限位開關(guān)：材料：塑料 型號(hào)：EE-SX386M 671A 價(jià)格：2元/個(gè)機(jī)床護(hù)線拖鏈：材料：橡膠 長(zhǎng)度80cm 寬3cm 價(jià)格25元/條左右同步帶：材料：橡膠 價(jià)格：10元/條 同步輪：材料：不銹鋼 價(jià)格：20元/個(gè)滑 竿：材料：不銹鋼 長(zhǎng)75cm 直徑1.5cm 價(jià)格：25元/根 需要兩根擺 桿：材料：鋁合金 長(zhǎng)50cm 直徑1cm 價(jià)格： 50元/根 底 座：材料：不銹鋼 尺寸：1000x215x40mm 價(jià)格：100元小 車：材料：鋁合金 質(zhì)量：1.096Kg 價(jià)格：200元運(yùn)動(dòng)控制器： 價(jià)格：6300元左右參 考 文 獻(xiàn)1.綜合課程設(shè)計(jì)A任務(wù)書.盛沙、戴波.北京石油化工學(xué)院2.自動(dòng)控制原理第五版. 胡壽松. 科學(xué)出版社3. 金傳偉.基于遺傳算法的PID參數(shù)優(yōu)化與仿真J.微計(jì)算機(jī)信息，2002，18(7) ：72-73.4. 黃忠霖控制系統(tǒng)MATLAB計(jì)算及仿真M北京：國(guó)防工業(yè)出版社，20065. GT系列運(yùn)動(dòng)控制器用戶手冊(cè): 固高科技（深圳）有限公司6.倒立擺與自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn): 固高科技（深圳）有限公司7. 趙世敏. 控制理論專題實(shí)驗(yàn)指示書: 清華大學(xué)自動(dòng)化系, 20078. 薛安克,王俊宏,柴利,等.倒立擺控制仿真與試驗(yàn)研究現(xiàn)狀J.杭州電子工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào), 2005, 3(1): 37-41.9. 羅晶,陳平.一階倒立擺的PID控制 J.實(shí)驗(yàn)室研究與探索, 2005, 24 (11): 26-28.10. 叢爽,張冬軍,魏衡華.單級(jí)倒立擺三種控制方法的對(duì)比研究J.系統(tǒng)工程與電子技術(shù), 2001, 23(11): 47-49.11. 王孝莉,張麗婷,楊西俠.單級(jí)倒立擺的兩種控制方法的仿真研究 J.信息技術(shù)與信息化, 2006(4): 137-139.12.Matlab原理與工程應(yīng)用.【美】Edward B.Magrab.電子工業(yè)出版社。13. 現(xiàn)代控制工程第四版.【美】Katsuhiko Ogata. 電子工業(yè)出版社。14. Matlab及其在電路與控制理論中的應(yīng)用.陳小平、李長(zhǎng)杰.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社本實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)過程中參考了上述文獻(xiàn)資料，同時(shí)感謝戴波、盛沙老師等的指導(dǎo)，以及學(xué)校圖書館的珍貴文獻(xiàn)，在這表示非常感謝！體 會(huì)為期兩周的一級(jí)倒立擺課程設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束！在這快樂的兩周里，我與我的小組同學(xué)學(xué)到了在課堂上難以學(xué)到的知識(shí)，在這里，我們自己動(dòng)手將理論與實(shí)踐相結(jié)合，將課堂上所學(xué)的自動(dòng)控制原理的知識(shí)運(yùn)用到倒立擺的實(shí)際操作當(dāng)中，讓我們對(duì)自動(dòng)控制原理和倒立擺的知識(shí)能加靈活運(yùn)用并且有了更深層的理解。在接下來的兩周就充分的體現(xiàn)出來了，在第一周里，根據(jù)課程設(shè)計(jì)要求，我們將第六章關(guān)于線性系統(tǒng)的校正方法