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文档简介

1、自动控制原理之 自动平衡搜索车,自动平衡搜索车,控制任务原理分析,机构分析：自动平衡搜索车由小车主体以及倒置于其上的摆组成，为了使车体始终保持水平，通过传感器测量摆杆倾斜角度而提供给车轮外部作用力。,自动平衡搜索车,数学模型建立 几点简化处理： （1）、假设小车与摆仅作平面运动； （2）、摆杆质量、风力、摩擦等略去不计； 模型简化： 水平方向：小车平移运动z与摆杆相对移动lsin的合成； 杆垂直方向：小车平移运动的分量 与摆的圆周运动l；,自动平衡搜索车,数学建模：根据牛顿运动定律 水平方向： 垂直摆杆方向： 非线性系统！,自动平衡搜索车,线性化处理 摆杆只是在垂直的位置附近做微小的摆动,自动

2、平衡搜索车,自动平衡搜索车,拉普拉斯变换,自动平衡搜索车,传递函数1,自动平衡搜索车,传递函数2,系统机构框图,自动平衡搜索车,劳斯判据,不稳定！,自动平衡搜索车,系统信号流图,自动平衡搜索车,matlab 稳定性分析 数据：M=54.4kg（车的质量） l=0.84m m=60kg(人的质量) g=9.8kg/m2,自动平衡搜索车,稳定性分析： 系统不稳定，需要一直提供驱动力u才能保持的恒定,根轨迹分析,原不稳定系统根轨迹,串联一个积分环节,串联两个积分环节,串联三个积分环节,增加一个零点,增加两个零点,根轨迹分析总结,一、增加开环零点使系统的根轨迹向左弯曲，并且在趋向于附加零点的方向弯曲，

3、因此，可通过增加开环零点来控制系统的稳定性以及增强暂态响应性能指标； 二、增加开环极点将使根轨迹向右弯曲，但可以看到系统的频率将减小，因此，可以通过增加极点的方法来限制频带宽度；,频率法分析,原系统Nyquist图,频率法分析,原系统Bode图,频率法分析,串联一个微分环节（S+1）（增加零点）Nyquist图,频率法分析,串联一个微分环节（S+1）（增加零点）Bode图,频率法分析,串联一个积分环节（S+1）（增加一个极点）Nyquist图,频率法分析,串联一个积分环节（S+1）（增加一个极点）Bode图,频率法分析,串联两个积分环节（S+1）*（S+1） （增加两个极点）的Nyquist图,频率法分析,串联两个积分环节（S+1）*（S+1） （增加两个极点）的Bode图,频率法分析,总结： 1、通过时域法分析可以直观的判断系统是否稳定以及相应的暂态性能； 2、通过根轨迹可以通过修改系统的开环增益、增加零极点来提高系统的稳定性，改善暂态性能； 3、通过频率法可以判断系统在谐波输入条件下的稳定性和暂态性能，从

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