【Simscape】用Simscape实现三维物理仿真（五）——双闭环倒立摆控制系统

2023-05-16

仿真文件下载：https://download.csdn.net/download/ReadAir/12234567

1 理论分析

在上一章【Simscape】用Simscape实现三维物理仿真（四）——用PID控制倒立摆系统中我们实现了倒立摆的摆杆角度闭环，同时我们也注意到如果只关注倒立摆的摆杆角度，而忽视滑块的位置控制，会导致整个系统因为控制器饱和（滑块运行到限位区域）而导致系统不可控。因此要向让摆杆稳定倒立在导轨中间，我们需要同时控制滑块位置在中心和摆杆倒立，也就是说，我们要做双闭环。

在这个仿真中，最快捷的办法是做一个并联PID(只需要添加两个反馈回路)。有意思的是，这其中竟然包括了一个正反馈，笔者本科时曾经在自动控制的课本上看到过这样一句话“反馈控制系统中，有时候局部正反馈可以促进系统的稳定”，笔者曾经思考，数学上的传递函数真的在显示模型中存在吗？如今真的碰到了一个例子，这就是滑块的位置反馈。

2 添加传感器与反馈回路

（1）对三轴平动关节添加Y轴方向的位置和速度传感器输出

（2）按图示连接：

3 观测稳态性能

（1）将滑块位置信号与摆杆的角度信号接到示波器查看：

（2）配置示波器（Scope），蓝色为摆杆角度，黄色为滑块位置。

4 运行结果

可以看到滑块逐渐归中，此间倒立摆杆也保持倒立。

下一章。我们将开始探讨Simscape仿真飞行器的可能。下一章的准备周期会比较长，请大家耐心等待（可以先关注我，哈哈）

我是ReadAir，如果这篇教程能帮到你，请在右上角为我点个赞，谢谢！（求关注）

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