现代控制理论大作业单级旋转倒立摆建模与分析.docx-pg电子麻将胡了单机版

现代控制理论大作业单级旋转倒立摆建模与分析姓名学号专业2012年2月1模型结构示意图2目的及意义为了使旋转倒立摆的旋臂与摆杆始终保持在垂直姿态,通过对单级旋转倒立摆系统结构和动力学分析,建立了合理的状态空间模型并进行了线性化处理。直线型的小车驱动式倒立摆的传动装置较多,传动装置的故障或误差常常会导致实验的失败旋转倒立摆将摆杆安装在与电机转轴相连的水平旋转臂上,通过电机带动旋转臂在水平面转动,从而控制摆杆使之倒立,摆杆可以在垂直平面内旋转和直线型倒立摆相比,旋转倒立摆将对摆杆的平动控制改为旋转控制,增加了控制难度。3系统受力分析,为旋臂和摆杆与垂直线的夹角，以顺时针方向为正；为旋转质量和摆杆质量；1212,mr旋臂长度；摆杆长度；旋臂质心到转轴距离；摆杆质心到转轴距离21l2l3系统建模以摆杆为研究对象在坐标系中有2xoy221222sinjfmmgl为旋臂对摆杆的力矩211212112sincosmmlrr以悬臂为研究对象在坐标系中有xoy1102111sinjfmmgl为摆杆对悬臂的力矩2212212121212sinsincosmmgrgrmlr为电机输出转矩01meku消去中间变量m12和m21得到系统的非线性数学模型2112121121122221sinsinicos0cossinmemfkrlglrkjrlujlf倒立摆控制的目的是使摆杆和悬臂的角度为零，因此在平衡点附近将模型线性化sin0cos121112112222000memfkmlrkjmrlufglj最后得到的线性数学模型如下212jrlmj120mefkff1220lmrmg12yxabuyc2211oiajmf21objk22cio1212x4模型实例代入数据能控能观性分析matlab程序代码a00100001672195172195171618027608389838921417913444b00521836651251c10000100d00nsizeann1camctrba,b可控矩阵obobsva,c可观矩阵ifrankcamn判断可控性01006721957682521836838024934xxu01yx23,,mbab23candisp 系统可控 elseifrankcamx0000101初始条件initiala,b,c,d,x0（2）系统的单位阶跃响应程序5a1abk；加反馈后的a矩阵num,denss2tfa1,b,c,d,1；传递函数的分子、分母矩阵stepnum,den单位阶跃响应（3）系统的全响应程序6t00115；响应时间yinitiala1,b,c,d,x0,tstepnum,den,t；全响应plott,y系统零输入响应曲线系统单位阶跃响应曲线系统全响应曲线