用MATLAB 2018b的simscape对倒立摆进行仿真

标题MATLAB学习笔记（一）：倒立摆的Simscape建模与仿真

• 在simscape里对倒立摆进行物理建模
• 倒立摆的分析和控制器的设计
• 控制器的建模与仿真
• 仿真结果
• 资料与参考

一.在simscape里对倒立摆进行物理建模

1.打开MATLAB软件，在命令窗口输入smnew进入simscape仿真环境

这个就是simscape的环境了
2.打开library browser，找到里面的simscape

我们可以从里面吧我们需要的模块都先放上面的仿真环境
从joints里面找到旋转副和滑动副（待用）

1.下一步我们先对小车、滑轨、摆杆进行搭建（这一步的难点在模型的坐标变换关系，各位小伙伴们可以在这之前好好去研究一下，因为这个一下也说不清楚）

1.小车

这里一定要注意坐标模块B,F的连接关系,下图是参数设置

2.摆杆（这个和小车的步骤一样，只是参数设置不一样）

L,W,H这里我用的是蒙版功能你们可以去了解一下（mask）
L=0.5,W=H=0.05
3.滑轨可以不要（这个你们就自己去探索了，这个对仿真没有影响只是看起来好看而已）

2.接下来我们就将小车和摆杆通过旋转副和旋转副连接起来

连接好了以后整体效果是这样

参数汇总

还有那个PS-Simulink模块的参数这个很关键，我当时就是在这里搞了好久
涉及到时间的函数信号，大家可以这样设置

到此物理模型就建完啦！！！

二.控制器的建模与仿真

接下来我们就给我们的物理模型添加控制器
对于一阶倒立摆其控制方法有很多，经典控制（传递函数）、现代控制理论（状态空间方程）等等都可以建立很好的控制模型，我们这里是直接用PD控制器对其进行控制实现。

三.仿真结果

如果上面搭建的没有问题的话，就可以进行仿真了

四.资料与参考

1.simscape入门
2.用Simscape实现三维物理仿真（四）——用PID控制倒立摆系统
3.Advanced控制理论】8.5_线性控制器设计_轨迹跟踪(Follow a Desired Path)
4.使用Simscape仿真单摆和双摆
5.Simscape Multibody —— Revolute Joint的使用6.Simscape/Multibody/Frames and Transforms坐标系使用详解

五.总结和感谢

倒立摆是小伙伴们学习控制的一个很好的练手模型，希望大家和我多多交流我们一起学习。后期我打算尝试一下其他的控制方法。
在此也要感谢以上参考资料博主们的付出，也请大家多多关注，如有问题或者更好的仿真方法也请您和我交流，我有时间一定第一时间回复您！！！