基于MATLAB的单级倒立摆仿真
有关代码及word文档请关注公众号“浮光倾云”,后台回复A010.02即可获取 一、单级倒立摆概述 倒立摆是处于倒置不稳定状态,人为控制使其处于动态平衡的一种摆,是一类典型的快速、多变量、非线性、强耦合、自然不稳定系统。由于在实际中存在很多类似的系统,因此对它的研究在理论上和方法上均有重要意义。 单级倒立摆系统 ( Simple Inverted Pendulum System ) 是由倒立摆和小车两部分组成。小车依靠直流电动机施加控制力,可以在导轨上左右移动,其控制目标是在有限长导轨上使倒立摆能够稳定竖立在小车上而不倒,达到动态平衡 [1] 图1 倒立摆小车系统 Fig1. Inverted Pendulum on a Cart 图中 F 为施加于小车的水平方向的作用力, 是摆杆的倾斜角。若不给小车施加控制力,摆杆会左右倾斜,控制的过程即当摆杆出现偏角,在水平方向给小车以作用力,通过小车的水平运动,使摆杆保持在垂直位置,意即控制系统的状态参数,以保持倒立摆的倒立稳定。 倒立摆系统由6大部分组成,并构成一个闭环结构,包括计算机、数据采集卡、电源及功率放大器、直流伺服电机、倒立摆本体和两个光电编码器等模块,如图2所示。 图2 倒立摆系统结构组成示意图 Fig2 Structure of the Single Inverted Pendulum System 二