第1课时预备知识第三部分

Experimental Course Of Automatic Control Theory

自动控制理论实验课程

实验一：课程预备知识

1

2 3机械臂实验装置介绍

球杆、倒立摆系统介绍MATLAB与Simulink介绍主讲内容

一、球杆、倒立摆系统介绍

1、球杆系统：

●安全的开环不稳定物理系统

●结构紧凑、安全性高、危险系数小

●可以通过小球的运动直观表现抽象的控制概念，特

别适合于基础控制课程实验

●对应本课程中的算法有PID、模糊控制算法等。

倒立摆系统：

●不稳定、高阶次、多变量、强耦合、欠驱动的非线

性系统

●斜支架倒立摆由于倾斜角度产生了重力分量, 更增加

了其控制难度。

●对应本课程中的模糊PID、神经网络算法等。

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二、单自由度机械臂实验设备介绍

(1)是一个典型的二阶系统，可以进行各种控制类算法的实验。

(2)易于携带，可以作为教师在教室的实验演示设备，并允许学生在任何互联网覆盖的地方登陆到移动端远程控制实验室，对该被控对象进行控制实验。

(3)可以利用PID 算法对该单自由度机械臂的角度进行控制。

a.内部电机与驱动模块

b.数值表盘

c.串口通信

模块

d.网口通信

模块e.电源模块

三、MATLAB软件使用与介绍

MATLAB软件

主包

Simulink

工具箱Simulink是用于动态系统仿真的交互式系统，Simulink允许用户在屏幕上绘制框图来模拟一个系统，并能够动态地控制该系统；

工具箱是MATLAB用来解决各个领域特定问题的函数库，它是开放式的，可以应用，也可以根据自己的需要进行扩展；

语言、工作环境、句柄图形、数学函数库、应用程序接口等；

1、MATLAB功能

2、Simulink仿真系统使用与介绍

Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。

Simulink提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境，在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。

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3、Simulink

仿真系统案例演示

P 控制PI 控制

PID 控制