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直線一級倒立擺模型

直線一級倒立擺模型的水平導軌上有一個小車，小車垂直向上鉸鏈一根擺桿，擺桿可以在垂面內做自由轉動，鉸鏈后方有一個編碼器可以測量擺桿偏離法線的角度。小車通過同步帶和導軌一端的電機相連，電機轉動可以帶動小車沿水平方向左右運動，電機后端有一個編碼器可以測量小車左右移動的位移。把小車位移和擺桿角度反饋入控制器，計算出控制量，控制電機轉動，可以使擺桿保持垂直向上，而且小車位于滑軌中心位置。
直線一級倒立擺模型重心在上，支點在下，其控制類似于飛行中的靜不穩定導彈、直立行走的機器人、平衡車等模型。

一、系統特點
● 工業理念指導設計，完全采用工業級零部件制造
● 只需增減擺桿組件，即可實現同類倒立擺單級與多級之間的轉換
● 學生通過Matlab可以設計并實驗PID控制、根軌跡法、LQR控制算法和其它自動控制算法。通過選擇不同方法，確定不同參數，觀察不同的實驗效果，可以深入理解控制方法之間的差異以及參數對控制系統性能指標的影響
● 學生用DSP、ARM、FPGA、MCU或其它實時控制平臺，將Matlab環境下完成的算法構建成自己的控制器來控制倒立擺系統
二、控制原理
直線倒立擺實驗項目覆蓋了自動控制理論中的機理法建模、時域法分析和校正、根軌跡法分析和校正、頻域法分析和校正、復合校正、狀態空間分析和狀態反饋六部分內容。適合于自動控制及相關專業本科、研究生等學習經典控制理論和現代控制理論之用。直線一級倒立擺是單入雙出系統，輸入量為小車的加速度，輸出量為擺桿角度和小車位移。通過設計控制器控制擺桿角度和小車位移，使學生理解和掌握自動控制理論的基本原理和應用方法；通過選擇不同方法，確定不同參數，觀察不同的實驗效果，可以深入理解控制方法之間的差異以及參數對控制系統性能指標的影響。
在電機類專業中，當考慮電機的電壓為輸入量、轉速和扭矩為輸出量時，電機也是一個單入雙出系統，其多環反饋的控制思想類似于直線一級倒立擺按擾動補償的復合校正的思想。作為典型的控制理論實驗平臺，基于單入雙出模型的復合校正實驗項目，亦可以作為電機類相關專業電機控制算法的研究平臺。

直線一級倒立擺模型

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