摘要 一级的直线倒立摆控制系统是一种比较典型的非线性控制系统，倒立摆系统在当今科技研究过程中扮演着很重要的角色。近些年来，由于我国的科技研究的不断向前发展，所以对倒立摆系统进行详细研究是很有必要的。在本篇论文中，首先简单地介绍了最基本的一级倒立摆的控制原理，而且比较详尽地讲解分析了其建模过程。在此基础上，结合了MATLAB GUI界面设计的相关知识，按照一定的具体步骤，设计出一个人机交互界面，通过该界面实现了对倒立摆控制系统的实时仿真与计算。87470

毕业论文关键词    倒立摆  PID  MATLAB GUI  仿真控制

毕业设计说明书外文摘要

Title          Design and implementation of Inverted pendulum control system  Based on GUI                           

Abstract Inverted pendulum control system is a typical nonlinear control system。 It plays a very important role in this society。Enough attention should be given to the research of the inverted pendulum control system 。A brief introduction to the basic principles of inverted pendulum is given in this paper,and its modeling process is explained in detail。 An interactive interface are designed based on the principles of MATLAB GUI interface design 。In this interface,an inverted pendulum system is controlled for real-time simulation and calculation。

Keywords  Inverted pendulum   PID   MATLAB GUI   Simulation Control

目   次

1  引言 3

1。1  课题研究的依据 3

1。2 倒立摆系统介绍及研究意义 3

2  一级倒立摆的数学建模以及可行性分析计算 6

2。1 一级倒立摆的物理模型 6

2。2 一级倒立摆的数学模型 6

3 一级倒立摆控制方法及Simulink仿真 10

3。1常规PID简介 10

3。2模糊PID简介 11源-于Y优~尔^论:文.网www.youerw.com 原文+QQ7520`18766

3。3SIMULINK仿真 11

4 MATLAB GUI的构建 16

4。1 MATLAB GUI简介 16

4。2 GUIDE界面设计 17

4。3 GUI对象回调函数 19

5 倒立摆性能指标计算及动画的显示 20

5。1倒立摆性能指标的计算 20

5。2 倒立摆动画显示 21

总结 23

致谢 24

参考文献 25

1  引言

1。1  课题研究的依据

在实际研究控制理论的过程当中，如果要判定一个理论是否正确或者其应用于实际情况是否可行，就要求研究人员对该控制理论进行验证。一般情况下，需要在该控制理论的基础上，设计一个符合要求的控制器，通过对该控制器的各种调试操作来模拟典型被控对象的情形，达到验证的目的。而倒立摆正是一个满足条件的被控对象。一级倒立摆控制系统由于具备多变量、非线性、不稳定等诸多特点，是很适合作为研究的实验装置的，并且其结构比较简单、系统组成构件的各项参数或者是形状很容易改变。一般研究倒立摆控制系统时，其控制效果的好坏能够通过观察倒立摆是否稳定来判定，除此之外，还能够间接地通过观察摆杆的角度、小车发生的位移以及记录系统稳定时间等方式来判定。由于倒立摆控制系统的实验效果更为直观、明显，这有利于研究者迅速高效地发现理论与实际结合过程中的诸多问题，譬如非线性问题、系统的鲁棒性问题以及跟踪问题等等[1]。