1.2 国内外研究发展趋势 2

1.3 本课题的工作及主要内容 3

2 球杆系统的分析与建模 5

2.1 球杆系统介绍 5

2.1.1 球杆系统的机械部分 5

2.1.2 IPM100智能伺服驱动 6

2.1.3 设计原型 7

2.2 球杆系统的机械模型 7

2.3 球杆系统的电气模型 9

2.4 球杆系统的数学模型建立 11

2.4.1 球杆系统的开环模型 11

2.5 机械系统数学模型建立 12

3 Matlab介绍 14

3.1 MATLAB的概况 14

3.2 MATLAB的语言特点 14

3.3 Simulink介绍 15

3.4 M文件编程 16

3.5 Simulink参数设定 17

4 球杆系统原理与仿真 18

4.1 设置参数仿真 18

4.1.1 启动Simulink，打开Simulink模块库 18

4.1.2 打开空白模型窗口 18

4.1.3 建立Simulink仿真模型 19

4.1.4 阶跃响应 20

4.2 频域响应法 21

5 球杆系统频域响应的实时控制 27

6 结论 29

致谢 30

参考文献 31 

1 绪论

1.1 课题的目的与意义

球杆系统（Ball & Beam ）设计是为了进行对自动控制原理等基础控制课程的教学实验而的实验设备。该系统涵盖了许多经典的和现代的设计方法。这个系统有一个非常重要的——这是开环不稳定的性质。不稳定系统的控制问题成为了大多数控制系统要克服的困难,所以有需要在实验室中研究。可是因为大多的的不稳定控制系统都是非常危险的，所以成为了实验室研究的最主要障碍。球杆系统却正好是摆脱这种矛盾的最佳的实验工具，它简易、不具备危险而且具有一个非稳定系统所拥有的相当重要的动态特性[1]。