MATLAB環(huán)境下控制系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、倒立擺系統(tǒng)是非線性、強(qiáng)耦合、多變量和自然不穩(wěn)定的系統(tǒng)。在控制過(guò)程中,它能有效地反映諸如可鎮(zhèn)定性、魯棒性、隨動(dòng)性以及跟蹤等許多控制中的關(guān)鍵問(wèn)題,是檢驗(yàn)各種控制理論的理想模型。由于倒立擺實(shí)物系統(tǒng)本身具有的復(fù)雜性和對(duì)實(shí)時(shí)性的高要求,為實(shí)現(xiàn)控制要求需要付出龐大的開(kāi)發(fā)量,針對(duì)學(xué)生開(kāi)設(shè)有效的實(shí)驗(yàn)課程更是難上加難,迫切需要更新實(shí)驗(yàn)體系?；贛ATLAB的Real-Time Windows Target實(shí)時(shí)內(nèi)核是現(xiàn)階段滿足這一需要的合理方法,對(duì)倒立擺控

2、制策略的研究乃至于推廣到其他實(shí)驗(yàn)設(shè)備的開(kāi)發(fā)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。本文通過(guò)對(duì)當(dāng)前實(shí)時(shí)控制的應(yīng)用研究,提出了將離線仿真與實(shí)時(shí)控制有機(jī)結(jié)合起來(lái),利用MATLAB實(shí)現(xiàn)對(duì)直線單級(jí)倒立擺實(shí)時(shí)控制的思路。經(jīng)過(guò)分析比較,確定了基于MATLAB的Real-Time Windows Target實(shí)時(shí)內(nèi)核開(kāi)發(fā)硬件驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)時(shí)控制方案,將Simulink生成的仿真模型下載到目標(biāo)實(shí)時(shí)內(nèi)核中運(yùn)行,驅(qū)動(dòng)外部硬件設(shè)備,實(shí)現(xiàn)對(duì)倒立擺的控制。文中介紹的在Real-Time

3、 Windows Target實(shí)時(shí)內(nèi)核環(huán)境中開(kāi)發(fā)第三方設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的方法,是構(gòu)建本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的核心技術(shù)之一,具有普遍適用性,有一定的推廣價(jià)值。本文應(yīng)用MATLAB圖形用戶界面的開(kāi)發(fā)環(huán)境GUIDE設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出界面友好、功能完善的圖形用戶界面,將離線仿真與實(shí)時(shí)控制有機(jī)結(jié)合起來(lái),經(jīng)過(guò)對(duì)實(shí)物的具體分析,用離線仿真的結(jié)果指導(dǎo)實(shí)時(shí)控制;還可以使學(xué)生繞開(kāi)艱澀的硬件編程和繁瑣的軟件設(shè)計(jì),集中精力于控制器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和參數(shù)整定,為學(xué)生進(jìn)行開(kāi)放性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)提供

4、有力基礎(chǔ)。圖形用戶界面還能記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),以便觀察系統(tǒng)的歷史趨勢(shì)曲線,對(duì)控制過(guò)程進(jìn)行分析。本文通過(guò)倒立擺的實(shí)時(shí)控制實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該平臺(tái)的優(yōu)越性,并分析了造成離線數(shù)學(xué)仿真和實(shí)時(shí)控制效果之間差異的原因。由于各實(shí)驗(yàn)相互獨(dú)立,且Windows操作系統(tǒng)以及Matlab軟件均支持開(kāi)放性的接口標(biāo)準(zhǔn),使得本平臺(tái)具有良好的擴(kuò)展性、開(kāi)放性。最后,論文對(duì)本平臺(tái)的特點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié),并對(duì)優(yōu)化該平臺(tái)性能,豐富該平臺(tái)功能進(jìn)行了展望,指出了在Real-Time Windows