嵌入式組合控制直線(xiàn)一級倒立擺系統

2．4 系統的功能
(1)能夠實(shí)現擺桿的自動(dòng)擺起。
(2)當擺桿偏角進(jìn)入±20°范圍時(shí)，自動(dòng)切換到LQR控制器，以實(shí)現擺角的控制和穩擺；
(3)當擺桿偏角進(jìn)入±5°范圍時(shí)，自動(dòng)切換到學(xué)生控制器穩擺。
在穩擺過(guò)程中，始終由LQR控制器控制小車(chē)在適宜位置運動(dòng)。加入干擾信號后，可以同時(shí)在線(xiàn)觀(guān)測到小車(chē)位置、擺桿角度被控過(guò)程和干擾信號的波形。整個(gè)運行過(guò)程無(wú)需人工干預，實(shí)現了安全、自動(dòng)、迅捷、可靠的設計目標。多路顯示器Scop可實(shí)時(shí)顯示小車(chē)位置、擺桿角度、干擾信號的動(dòng)態(tài)變化情況。
2．5 LOG模塊內部結構
LOG模塊內部結構如圖3所示。

圖3中左端端子分別為：端子1為擺桿偏角進(jìn)入±20°范圍時(shí)的加速度輸入端；端子2為倒立擺擺桿的角度輸入端；端子3為擺桿偏角進(jìn)入±5°范圍時(shí)的加速度輸入端，端子4為干擾信號的輸入端。中間的Abs和Switch框分別為取絕對值模塊和選擇開(kāi)關(guān)模塊。右端Acc為邏輯切換單元輸出，即加速度信號。
2．6 邏輯切換單元原理
當擺桿偏角進(jìn)入±20°范圍時(shí)，自動(dòng)切換到LQR控制器，以實(shí)現擺角的控制和穩擺；當擺桿偏角進(jìn)入±5°范圍時(shí)，自動(dòng)切換到作者設計的控制器穩擺。

3 仿真實(shí)驗
本文所用實(shí)際系統的模型參數為：l=0．25 m，g=9．8 m／s2，采樣周期T=0．020s。
將上述參數代入第1節中系統狀態(tài)空間方程式(3)，可得系統的實(shí)際模型(4)如下：