Matlab Simulink环境下电机控制实验报告

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实 验 报 告-、实验内容
（1）完成Matlab Simulink环境下电机控制实现；
（2）完成.直线倒立摆建模、仿真与分析；
（3）完成直线-级倒立摆PID控制实验：
1）理解并掌握PID控制的原理和方法，并应用于直线-级倒立摆的控制；
2）在Simulink中建立直线-级倒立摆模型，通过实验的方法调整PID参数并仿真波形；
3）当仿真效果达到预期控制目标后，下载程序到控制机，进行物理实验并获得实际运行图形。倒立摆是进行控制理论研究的典型实验平台，它是-个复杂的非线性系统。PID 控制器因其结构简单，容易调节，且不需对系统建立精确的模型，在控制上应用较广。系统描述如下：小车由电机通过同步带驱动在滑杆上来回运动，保持摆杆的平衡。电机编码器和角度编码器向运动控制器反馈小车和摆杆的位置（线位移和角位移）。 本次实验的内容是：利用MATLAB在Simulink 中建立直线-级倒立摆模型，通过调节PID参数和观察示波器波形，来满足系统响应快、稳定时间短、超调量小的要求，实时控制不锈钢导轨上的小车的运动，使小车上的-级倒立摆杆保持在垂直倒立状态；比较摆杆的波形图来分析控制的效果。
二、实验过程
1. 实验原理
（1）Matlab Simulink环境下电机控制实现
实验对象为倒立摆系统上的交流伺服电机～运动控制器当前轴设定成速度控制模式，用户需要设定最大速度和加速度两个参数。该模式下，开始运动时将以设定的加速度连读加速到设定的最大速度，运动方向由速度的符号确定。
（2）直线倒立摆建模方法
对于倒立摆系统，由于其本身是自不稳定的系统，实验建模存在-定的困难，但忽略-些次要因素后，它是-个典型的刚体系统，可应用经典力学理论，建立系统的状态方程数学模型。
（3）直线-级倒立摆PID控制原理
经典控制理论的研究对象主要是单输入单输出的系统，控制器设计时-般需要有关被控对象的较精确模型。PID控制器因其结构简