1、自動(dòng)控制原理之 自動(dòng)平衡搜索車(chē),自動(dòng)平衡搜索車(chē),控制任務(wù)原理分析,機(jī)構(gòu)分析：自動(dòng)平衡搜索車(chē)由小車(chē)主體以及倒置于其上的擺組成，為了使車(chē)體始終保持水平，通過(guò)傳感器測(cè)量擺桿傾斜角度而提供給車(chē)輪外部作用力。,自動(dòng)平衡搜索車(chē),數(shù)學(xué)模型建立 幾點(diǎn)簡(jiǎn)化處理： （1）、假設(shè)小車(chē)與擺僅作平面運(yùn)動(dòng)； （2）、擺桿質(zhì)量、風(fēng)力、摩擦等略去不計(jì)； 模型簡(jiǎn)化： 水平方向：小車(chē)平移運(yùn)動(dòng)z與擺桿相對(duì)移動(dòng)lsin的合成； 桿垂直方向：小車(chē)平移運(yùn)動(dòng)的分量 與擺的圓周運(yùn)動(dòng)l；,自動(dòng)平衡搜索車(chē),數(shù)學(xué)建模：根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律 水平方向： 垂直擺桿方向： 非線(xiàn)性系統(tǒng)！,自動(dòng)平衡搜索車(chē),線(xiàn)性化處理 擺桿只是在垂直的位置附近做微小的擺動(dòng),自動(dòng)

2、平衡搜索車(chē),自動(dòng)平衡搜索車(chē),拉普拉斯變換,自動(dòng)平衡搜索車(chē),傳遞函數(shù)1,自動(dòng)平衡搜索車(chē),傳遞函數(shù)2,系統(tǒng)機(jī)構(gòu)框圖,自動(dòng)平衡搜索車(chē),勞斯判據(jù),不穩(wěn)定！,自動(dòng)平衡搜索車(chē),系統(tǒng)信號(hào)流圖,自動(dòng)平衡搜索車(chē),matlab 穩(wěn)定性分析 數(shù)據(jù)：M=54.4kg（車(chē)的質(zhì)量） l=0.84m m=60kg(人的質(zhì)量) g=9.8kg/m2,自動(dòng)平衡搜索車(chē),穩(wěn)定性分析： 系統(tǒng)不穩(wěn)定，需要一直提供驅(qū)動(dòng)力u才能保持的恒定,根軌跡分析,原不穩(wěn)定系統(tǒng)根軌跡,串聯(lián)一個(gè)積分環(huán)節(jié),串聯(lián)兩個(gè)積分環(huán)節(jié),串聯(lián)三個(gè)積分環(huán)節(jié),增加一個(gè)零點(diǎn),增加兩個(gè)零點(diǎn),根軌跡分析總結(jié),一、增加開(kāi)環(huán)零點(diǎn)使系統(tǒng)的根軌跡向左彎曲，并且在趨向于附加零點(diǎn)的方向彎曲，

3、因此，可通過(guò)增加開(kāi)環(huán)零點(diǎn)來(lái)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及增強(qiáng)暫態(tài)響應(yīng)性能指標(biāo)； 二、增加開(kāi)環(huán)極點(diǎn)將使根軌跡向右彎曲，但可以看到系統(tǒng)的頻率將減小，因此，可以通過(guò)增加極點(diǎn)的方法來(lái)限制頻帶寬度；,頻率法分析,原系統(tǒng)Nyquist圖,頻率法分析,原系統(tǒng)Bode圖,頻率法分析,串聯(lián)一個(gè)微分環(huán)節(jié)（S+1）（增加零點(diǎn)）Nyquist圖,頻率法分析,串聯(lián)一個(gè)微分環(huán)節(jié)（S+1）（增加零點(diǎn)）Bode圖,頻率法分析,串聯(lián)一個(gè)積分環(huán)節(jié)（S+1）（增加一個(gè)極點(diǎn)）Nyquist圖,頻率法分析,串聯(lián)一個(gè)積分環(huán)節(jié)（S+1）（增加一個(gè)極點(diǎn)）Bode圖,頻率法分析,串聯(lián)兩個(gè)積分環(huán)節(jié)（S+1）*（S+1） （增加兩個(gè)極點(diǎn)）的Nyquist圖,頻率法分析,串聯(lián)兩個(gè)積分環(huán)節(jié)（S+1）*（S+1） （增加兩個(gè)極點(diǎn)）的Bode圖,頻率法分析,總結(jié)： 1、通過(guò)時(shí)域法分析可以直觀(guān)的判斷系統(tǒng)是否穩(wěn)定以及相應(yīng)的暫態(tài)性能； 2、通過(guò)根軌跡可以通過(guò)修改系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益、增加零極點(diǎn)來(lái)提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，改善暫態(tài)性能； 3、通過(guò)頻率法可以判斷系統(tǒng)在諧波輸入條件下的穩(wěn)定性和暫態(tài)性能，從