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虚拟倒立摆系统的控制研究  
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【英文题名】 Control Study of Virtual Inverted Pendulum System
【作者】 郑洪波;
【导师】 陶安利;
【学位授予单位】 山东科技大学;
【学科专业名称】 通信与信息系统
【学位年度】 2010
【论文级别】 硕士
【网络出版投稿人】 山东科技大学
【网络出版投稿时间】 2010-12-20
【基金】 山东省教育厅科研计划项目;
【关键词】 倒立摆; 虚拟样机; 组态软件; 动态特性;
【英文关键词】 inverted pendulum; virtual prototype; Kingview; dynamic characteristic;
【中文摘要】 倒立摆是一个典型的多变量、非线性、强耦合的不稳定系统,是高校自控原理及计算机控制实验中典型的被控对象,在实验教学和控制理论的研究中有重要的应用。 本文提出了一种倒立摆虚拟样机的设计方案,利用软件实现倒立摆的数学模型,同时利用硬件电路将相关变量转化为实际应用的传感器信号。利用硬件平台和上位机软件相结合的方法建立倒立摆的半实物模型。该方案设计简单、形象直观、控制算法易实现、控制过程动态显示等优点。此设计将在控制算法的研究、实验教学及实际工程中具有广阔的应用前景。 文中分析倒立摆控制的国内外研究及发展现状。在此基础上提出了系统的设计方案。利用C8051F020单片机作控制器来设计硬件平台。利用牛顿力学方法建立倒立摆数学模型,得出系统的传递函数和状态空间方程。 在以上基础上,利用具有强大运算功能的MATLAB来实现倒立摆数学模型的运算。利用硬件电路将变量实际值转化为对应的传感器输出值并产生控制量。利用VB实现通信与数据的传递。利用组态软件来实现动画界面。该界面能直观的显示被控过程,并形成各参数的曲线,以便记录和比较。利用DDE协议来解决MATLAB、VB和组态软件之间数据共享。 最后,...
【英文摘要】 Inverted pendulum is a typical unstable system of multivariable, nonlinear and over coupling, and is a typical controlled object used in the experiment of automatic control principle and computer control in colleges and universities. It has important use in experiment education and the study of control theory. A design scheme of virtual inverted pendulum is introduced in the paper. The inverted pendulum mathematics model is achieved by using software. While the state variables are changed to sensor sign...
【更新日期】 2011-06-21

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