【摘 要】
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球杆系统是一个典型的非线性开环不稳定系统,广泛用于自动控制原理的教学和实验研究,对设计新的控制方法,验证控制方法的稳定性、快速性、精确性有重要的意义。本文通过动力
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球杆系统是一个典型的非线性开环不稳定系统,广泛用于自动控制原理的教学和实验研究,对设计新的控制方法,验证控制方法的稳定性、快速性、精确性有重要的意义。本文通过动力学分析和程序设计建立了基于LabVIEW的球杆系统的数字仿真模型,为研究球杆系统的动态过程提供了有力的数学工具。主要完成的工作如下:1.本文通过矢量分析法、动量矩定理等方法进行建模,建立球杆系统的数学模型,包括了四杆机构的运动学和动力学模型,考虑了小球的惯性力及其对系统的影响。2.在LabVIEW环境下完成了球杆系统的数字仿真程序设计。通过数学计算,动态地求出了球杆系统微分方程组的系数,微分方程组是变系数、非线性的,通过多重循环结构实现了动态仿真。3.将SolidWorks三维模型导入LabVIEW,完成了球杆系统运动过程的三维可视化。4.实现了基于NI-cRIO的球杆控制系统,小球的位置信号存在很大的干扰,设计了卡尔曼滤波算法进行滤波,采用三闭环PID控制结构实现了小球的实时控制。5.该控制系统也作为球杆系统的实验测试平台,将实验数据和仿真数据进行了对比,非常吻合,证明了所建立的数学模型是正确的。
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