费红姿, 王纪方, 董　全, 郭新莲, 宋恩哲

(1. 哈尔滨工程大学 动力与能源工程学院, 黑龙江 哈尔滨　150001；2. 重庆红江机械责任有限公司, 重庆　402162)



基于ELVIS的倒立摆二次型最优控制实验系统设计

费红姿1, 王纪方2, 董全1, 郭新莲1, 宋恩哲1

(1. 哈尔滨工程大学 动力与能源工程学院, 黑龙江 哈尔滨150001；2. 重庆红江机械责任有限公司, 重庆402162)

基于NI-ELVISⅡ虚拟仪器实验平台设计开发了倒立摆平衡控制实验系统。首先分析了倒立摆的控制原理,建立了倒立摆控制系统的数学模型,设计了二次型最优控制器；然后在LabVIEW环境中,设计了倒立摆平衡控制实验的前面板,并进行了仿真和实验研究。实验结果表明:该倒立摆实验系统具有良好的创新性,利用此系统学生可以自行开发不同的控制方法,从而激发学生学习控制理论的兴趣,调动学生的主动性,进一步提高实验教学质量。

虚拟仪器; 倒立摆； ELVIS; 二次型最优控制

倒立摆控制实验是“现代控制理论”课程的典型实验项目。倒立摆是一个非线性、多变量、不稳定系统,能直观地表现出许多抽象的控制概念,如系统稳定性、可控性、系统收敛速度与抗干扰能力等,是进行控制理论教学及开展各种控制实验的理想实验平台[1-2]。传统的倒立摆实验系统通常由倒立摆组件、驱动器、电机和控制器等构成,其特点是硬件电子线路和系统软件固定,学生在实验过程中按照设定的步骤完成实验,这种方式不利于培养学生自行设计能力。另外，传统的系统可扩展性较差[3-5]。……