西門子MCD+PLC+Matlab實現(xiàn)倒立擺控制

一、概述

倒立擺系統(tǒng)的整定是自動控制理論中的典型問題，在網(wǎng)路上或者書籍中可以找到不少相關(guān)的資料知識，整定算法也多式多樣，模糊PID、LQR、以及本文用到的PID等。

在傳統(tǒng)的倒立擺實驗中，常用的仿真工具組合Matlab+Adams、或者構(gòu)建一個傳遞函數(shù)在Simulink仿真等，或者直接用單片機搭建一套實物系統(tǒng)，在網(wǎng)路上也有見到用匯川或者倍福PLC搭建實物倒立擺系統(tǒng)。

二、實現(xiàn)思路

在本文中使用到的環(huán)境正如標題所示Matlab+MCD+PLC，其中Matlab用到是Simulink，PLC用到的是西門子的PLCSIM Advanced，MCD為NX MCD,為純軟件在環(huán)仿真，實驗分兩步走：

1、Simulink（控制算法）+MCD（物理環(huán)境），這一步主要是利用MATLAB豐富的算法模型，方便的搭建控制算法（雖然倒立擺控制算法已經(jīng)很成熟了，大家以點帶面，領(lǐng)悟精神即可）。

2、PLC SIM（從Simulink中移植算法）+MCD（物理環(huán)境），完整實現(xiàn)倒立擺從起擺到整定過程。

三、程序設(shè)計及實現(xiàn)

第一步：在MCD中構(gòu)建倒立擺模型的物理仿真環(huán)境，在Simulink中搭建并級PID控制器。

在Simulink中搭建控制模型，為了方便實驗參數(shù)調(diào)整，這里提前將Simulink調(diào)整為定步長。

實現(xiàn)效果：從波形和實際效果可以看到效果符合預(yù)期，且對于手動拖拽擺棍，這種施加外力因素下，也有較好的整定效果。

演示視頻

小結(jié)：至此我們已經(jīng)實現(xiàn)了雙環(huán)的控制，并且得到了較好的效果。其實省去了動力學(xué)模型分析以及傳遞函數(shù)構(gòu)建，而是直接放在了MCD的物理環(huán)境中。（當(dāng)然PID等參數(shù)我也沒有計算，有興趣的朋友可以推導(dǎo)下）。

第二步：將Matlab中的控制算法離散化移植到PLC中，為了貼合實際環(huán)境，采用了工藝對象軸控制滑臺的運動，MCD繼續(xù)引用之前的測試環(huán)境。

實現(xiàn)效果：這一步完整實現(xiàn)了倒立擺從起擺到整定的過程。

審核編輯：劉清