《matlab联合仿真》教学资源（PPT课件讲稿）Learning MSC. ADAMS/Controls

Learning MSC ADAMS/Controls with matlaB

Learning MSC.ADAMS/Controls with MATLAB

1、基于 Matlab的控制系统设计简介 2、 ADAMS/ Controls控制系统设计流程 3、例子——双杆的控制系统设计 4、例子—一倒立单摆的控制系统设计

1、基于Matlab的控制系统设计简介 2、ADAMS/Controls 控制系统设计流程 3、例子——双杆的控制系统设计 4、例子——倒立单摆的控制系统设计

基于Mat1ab的控制系统设计 例:以二阶线性传递函数为被控对象,进行PID控制。 133 S +25 Simulink方式 133 PID Mu Signal Generator SUm PID Transfer Fcn Scope Controller M

基于Matlab的控制系统设计 例: 以二阶线性传递函数为被控对象,进行PID控制。 s s G s 25 133 ( ) 2 + = Simulink方式：

G(XG, yG 6 H

G(xG,yG) mL x V H 

例:倒立单摆的PID控制系统设计 设摆杆偏离垂直直线的角度: 摆杆重心的坐标:(x2yG) 则有 x=x+lsin e -lcos 0 根据牛顿定律:建立水平和垂直运动状态方程 摆杆围绕其重心的转动运动方程: 10=sin 6-hl cos e 其中:Ⅰ摆杆围绕其重心的转动惯量

例：倒立单摆的PID控制系统设计 设摆杆偏离垂直直线的角度：  摆杆重心的坐标： ( , ) G G x y 则有：   cos sin y l x x l G G = = + 根据牛顿定律：建立水平和垂直运动状态方程： 摆杆围绕其重心的转动运动方程： I =Vlsin  − Hl cos  其中：I 摆杆围绕其重心的转动惯量

摆杆重心的水平运动方程: d(x+lsin 0) 77 摆杆重心的垂直运动方程: dlcos 0 V-m 小车的水平运动方程 772 假设b很小si6≈6.cos0≈1则以上各式变为:

摆杆重心的水平运动方程： H dt d x l m = + 2 2 ( sin ) 摆杆重心的垂直运动方程： V mg dt d l m = − 2 2 cos u H dt d x m = − 2 2 小车的水平运动方程： 假设  很小 sin  ,cos 1 则以上各式变为：

(元+10)= O=k-mg M5 由此,得单级倒立摆的方程 m(m+Mgl (M+m)/+Mml (M+m)l+ Mml m g l+ml (M+m)+Mml(M+m)l+ Mml 取:x(1)=6单级倒立摆的摆角x(3)=x单级倒立摆的摆速 x(2)=0小车位置 x(4)=x小车速度

Mx u H V mg m x l H I Vl Hl = − = − + = = −     0 (  )   由此，得单级倒立摆的方程： u M m l Mml l m l M m l Mml m gl x u M m l Mml m l M m l Mml m m M gl 2 2 2 2 2 2 2 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) + + + + + + = + + − + + + =     取： 单级倒立摆的摆角 单级倒立摆的摆速 小车位置 小车速度 x(1) =   x(2) = x(3) = x x(4) = x 

则建立倒立单摆的状态方程为: x= Ax+ Bu 其中 0100 000 000 B 0 m(m+Mgl g (M+m)/+ Mml (M+m)/+Mml mgi 1+m (M+m)/+ Mml (M+m)/+ Mml M文件方式的 matlab控制系统仿真

则建立倒立单摆的状态方程为： x  = Ax+ Bu 其中，               = 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 2 1 t t A               = 4 3 0 0 t t B 2 2 3 2 4 2 2 2 1 2 2 ( ) ( ) ( ) , ( ) ( ) M m I Mml I m l t M m I Mml mgl t M m I Mml m gl t M m I Mml m m M gl t + + + = + + = + + = + + + = M-文件方式的matlab控制系统仿真

time(s) 10 time(s) 0.5 10 12 16 18 e(s) 16 18 time(s)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 -0.2 0 0.2 time(s) Angle 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 -0.5 0 0.5 1 time(s) Angle rate 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 -0.5 0 0.5 time(s) Cart position 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 -0.5 0 0.5 time(s) Cart rate

ADAMS/Controls控制系统设计流程

ADAMS/Controls 控制系统设计流程