控制系统数字仿真与CAD 第3版 教学课件 作者 张晓华 主编 第1章思考题解答 姚100715.docVIP

思考题： 由于赵师兄的原始ADAMS文件找不到，实验没能进行，在现有条件下给出解答如下： 初始条件为小球位置为-0.，棒的倾角为，给定小球位置为0.，分别减小和增加小球质量为，0.05kg，0.07kg时得到小球位置和棒的倾角仿真分析曲线如图所示。 a) 小球位置曲线 b) 棒的倾角曲线 图 小球位置和棒倾角仿真曲线 从图中可以看出，当小范围的增加或减小小球质量时，小球位置曲线就出现很大的稳态误差，并且调节时间也变大很多，当小球质量增加到0.09kg时控制器不能起到使控制系统稳定的作用，如图所示，这说明用状态反馈设计的控制器对小球质量变化的鲁棒性很差。 初始条件为小球位置为-0.3，棒的倾角为，给定小球位置为0.3，棒的长度和质量分别为M=0.375k，L=0.8m；M=0.5kgL=1m； L=1M=0.8kg；M=0.8kgL=1.2m；M=1kgL=1.2m；时仿真分析曲线如图，所示。 通过图，在不同棒的长度和质量的情况下小球位置和棒倾角的仿真曲线可以看出，当棒质量和长度增加为M=0.5kg，L=1m时系统还能较好的稳定，系统性能也较好。说明用状态反馈设计的控制器对棒质量和长度改变有一定的鲁棒性，但是当M=0.8kgL=1m时小球位置曲线出现了超调量，调节时间增大当M=0.8mL=1.2m位置和角度曲线都出现了振荡，系统仍能稳定，但调节时间已达到80s左右，当棒质量和长度增加到M=1kgL=1.2m时，系统不能稳定，说明全状态反馈控制对棒质量和长度的小范围改变具有一定的鲁棒性，但还是不理想。 a) 小球位置曲线 b) 棒的倾角曲线 图 小球位置和棒倾度仿真曲线 a) 小球位置曲线 b) 小球位置曲线放大图 图 小球位置仿真曲线 a) 棒的倾角曲线 b) 棒的倾角曲线放大图 图 棒的倾角仿真曲线