MATLAB環(huán)境下控制系統(tǒng)綜合實驗平臺設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、倒立擺系統(tǒng)是非線性、強耦合、多變量和自然不穩(wěn)定的系統(tǒng)。在控制過程中,它能有效地反映諸如可鎮(zhèn)定性、魯棒性、隨動性以及跟蹤等許多控制中的關(guān)鍵問題,是檢驗各種控制理論的理想模型。由于倒立擺實物系統(tǒng)本身具有的復(fù)雜性和對實時性的高要求,為實現(xiàn)控制要求需要付出龐大的開發(fā)量,針對學(xué)生開設(shè)有效的實驗課程更是難上加難,迫切需要更新實驗體系?；贛ATLAB的Real-Time Windows Target實時內(nèi)核是現(xiàn)階段滿足這一需要的合理方法,對倒立擺控

2、制策略的研究乃至于推廣到其他實驗設(shè)備的開發(fā)具有重大的現(xiàn)實意義。本文通過對當前實時控制的應(yīng)用研究,提出了將離線仿真與實時控制有機結(jié)合起來,利用MATLAB實現(xiàn)對直線單級倒立擺實時控制的思路。經(jīng)過分析比較,確定了基于MATLAB的Real-Time Windows Target實時內(nèi)核開發(fā)硬件驅(qū)動程序的實時控制方案,將Simulink生成的仿真模型下載到目標實時內(nèi)核中運行,驅(qū)動外部硬件設(shè)備,實現(xiàn)對倒立擺的控制。文中介紹的在Real-Time

3、 Windows Target實時內(nèi)核環(huán)境中開發(fā)第三方設(shè)備驅(qū)動程序的方法,是構(gòu)建本實驗平臺的核心技術(shù)之一,具有普遍適用性,有一定的推廣價值。本文應(yīng)用MATLAB圖形用戶界面的開發(fā)環(huán)境GUIDE設(shè)計開發(fā)出界面友好、功能完善的圖形用戶界面,將離線仿真與實時控制有機結(jié)合起來,經(jīng)過對實物的具體分析,用離線仿真的結(jié)果指導(dǎo)實時控制;還可以使學(xué)生繞開艱澀的硬件編程和繁瑣的軟件設(shè)計,集中精力于控制器結(jié)構(gòu)的設(shè)計和參數(shù)整定,為學(xué)生進行開放性、設(shè)計性實驗提供

4、有力基礎(chǔ)。圖形用戶界面還能記錄實驗數(shù)據(jù),以便觀察系統(tǒng)的歷史趨勢曲線,對控制過程進行分析。本文通過倒立擺的實時控制實驗驗證了該平臺的優(yōu)越性,并分析了造成離線數(shù)學(xué)仿真和實時控制效果之間差異的原因。由于各實驗相互獨立,且Windows操作系統(tǒng)以及Matlab軟件均支持開放性的接口標準,使得本平臺具有良好的擴展性、開放性。最后,論文對本平臺的特點進行了總結(jié),并對優(yōu)化該平臺性能,豐富該平臺功能進行了展望,指出了在Real-Time Windows