Invertiertes Pendel mit Animation

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Dieses Beispiel zeigt, wie Simulink® zur Modellierung und Animation eines invertierten Pendelsystems verwendet werden kann. Bei einem invertierten Pendel liegt der Schwerpunkt über dem Drehpunkt. Um diese Position stabil zu halten, implementiert das System eine Steuerlogik, um den Drehpunkt unter den Schwerpunkt zu bewegen, wenn das Pendel abzufallen beginnt. Das invertierte Pendel ist ein klassisches dynamisches Problem, das zur Prüfung von Kontrollstrategien verwendet wird.

System

In diesem Beispiel besteht das System aus einem invertierten Pendel, das auf einem mobilen Wagen montiert ist. Das Modell beschränkt die Bewegung auf die vertikale Ebene. Um die Systemstabilität aufrechtzuerhalten, implementiert das Modell eine Zustandsregelung, um die Position des Wagens zu verfolgen. Eine Erklärung, wie die Gleichungen abgeleitet und in Simulink implementiert werden, finden Sie unter Derive Equations of Motion and Simulate Cart-Pole System (Symbolic Math Toolbox).

Animation

Das Modell verwendet einen Level-2-MATLAB-S-Funktionsblock, um die Animation zu implementieren. Die S-Funktion verwendet MATLAB® Handle Graphics®. Um die S-Funktion anzuzeigen, öffnen Sie pendan.m.

Dynamik des invertierten Pendels

Das Modell verwendet ein maskiertes Subsystem, um die nichtlineare Systemdynamik des invertierten Pendels zu implementieren. Das Subsystem bestimmt die Position des Wagens entlang der x-Achse und die Pendeldrehung um den Drehpunkt.

Zustandsregelung

Das Modell implementiert eine Zustandsregelung, um die Position des Wagens zu verfolgen und den Drehpunkt unterhalb des Pendelschwerpunkts zu halten. Das State Estimator-Subsystem verwendet ein Luenberger-Beobachtermodell, um die internen Zustände des Systems zu schätzen.

Analyse

Der Scope-Block liefert während der Simulation eine Signalausgabe. Sie können auch den Simulation Data Inspector verwenden, um die protokollierten Signale zu untersuchen.

Siehe auch

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