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Matlab程序设计
上交作业要求
1纸质文档设计分析报告一份包括系统建模、系统分析、系统设计思路、程序
及其执行结果。
2Matlab程序按班级统一上交后备查。
题目一
考虑如图所示的倒立摆系统。图中倒立摆安装在一个小车上。这里仅考虑倒立摆在图
面内运动的二维问题。
图 倒立摆系统
假定倒立摆系统的参数如下。
摆杆的质量m=0.1g
摆杆的长度2l=1m
小车的质量M=1kg
重力加速度g=10/s2
摆杆惯量I=0.003kgm2
摆杆的质量在摆杆的中心。
设计一个控制系统使得当给定任意初始条件(由干扰引起)时最大超调量 %≤10%
调节时间ts ≤4s 使摆返回至垂直位置并使小车返回至参考位置(x=0)。
要求1、建立倒立摆系统的数学模型
2、分析系统的性能指标——能控性、能观性、稳定性
3、设计状态反馈阵使闭环极点能够达到期望的极点这里所说的期望的极点确定
是把系统设计成具有两个主导极点两个非主导极点这样就可以用二阶系统的
分析方法进行参数的确定 4、用MATLAB 进行程序设计得到设计后系统的脉冲响应、阶跃响应绘出相应状
态变量的时间响应图。
题目二
根据自身的课题情况任意选择一个被控对象按照上题所示步骤进行分析和设计并
给出仿真程序及其执行结果。 题目一
考虑如图所示的倒立摆系统。图中倒立摆安装在一个小车上。这里仅考虑倒立摆在图
面内运动的二维问题。
图 倒立摆系统
假定倒立摆系统的参数如下。
摆杆的质量m=0.1g
摆杆的长度2l=1m
小车的质量M=1kg
重力加速度g=10/s2
摆杆惯量I=0.003kgm2
摆杆的质量在摆杆的中心。
设计一个控制系统使得当给定任意初始条件(由干扰引起)时最大超调量 %≤10%
调节时间ts ≤4s 使摆返回至垂直位置并使小车返回至参考位置(x=0)。
要求1、建立倒立摆系统的数学模型
2、分析系统的性能指标——能控性、能观性、稳定性
3、设计状态反馈阵使闭环极点能够达到期望的极点这里所说的期望的极点确定
是把系统设计成具有两个主导极点两个非主导极点这样就可以用二阶系统的
分析方法进行参数的确定
4、用MATLAB 进行程序设计得到设计后系统的脉冲响应、阶跃响应绘出相应状
态变量的时间响应图。
设计分析报告 1 系统建模 在忽略了空气阻力和各种摩擦之后可将直线一级倒立摆系统抽象成小车和匀质杆组成
的系统。如下如所示。
图 一级倒立摆模型 其中
φ 摆杆与垂
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