倒立摆实验报告

1、桂林电子科技大学物理实验中心 物理实验教案 三线摆测物体转动惯量 【实验目的】 1 学会使用三线摆（ IM 1 新型转动惯量测定仪） 2 了解掌握霍尔开关的原理 3 掌握转动惯量的多种测量方法 4 设计数据处理方法 【实验仪器】 IM 1 新型转动惯量测定仪、霍尔开关传感器、多功能毫秒计、游标卡尺、米尺。 【仪器外形】 【预习要求】 1 理解该实验的实验原理 2 掌握 IM 1 新型转动惯量测定仪的使用及基本操作方法 3 掌握霍尔开关的原理及应用范围 4 测量数据的设定及数据处理方法 【实验原理】 依照机械能守恒定律，如果扭角足够小，悬盘的运动。

2、 实验报告214 系 09 级 卢焘 2010-12-01 PB09214047 得分： 实验题目：用凯特摆测量重力加速度实验目的：学习凯特摆的实验设计思想和技巧，掌握一种比较精确地测量重力加速度的方法。实验仪器：凯特摆、光电探头、米尺、VAFN 多用数字测试仪。实验原理：设一质量为 m 的刚体，其重心 G 到转轴 O 的距离为 h，绕 O 轴的转动惯量为I，当摆幅很小时，刚体绕 O 轴摆动的周期 T 为：(1)ghI2式中 g 为当地的重力加速度.设复摆绕通过重心 G 的轴的转动惯量为 IG，当 G 轴与 O 轴平行时，有I=IG+mh2 (2)代入式（1）得：(3) mghIT2对比单摆周期的公。

3、实验 9 三线摆测转动惯量一、实验目的1.掌握三线摆法测物体转动惯量的原理和方法。2.学习用水准仪调水平，用光电门和数字毫秒仪精密测量扭转周期。3.验证转动惯量的平行轴定理。二、实验仪器型三线摆转动惯量实验仪， 型数显计时计数毫秒仪，钢卷尺，游标卡尺，210FB213FB电子天平，圆环（1 个） ，圆柱（2 个） 。三、实验原理1、三线摆法测量原理如图(1)，将两水平圆盘用等长、不可伸缩的三根细线连接构成三线摆。下圆盘（可放真它被测物体）绕 轴21O做扭转运动，通过测量周期及其它量，可求得下圆盘及其它被测物体的转动惯量。由刚体转。

4、湖北文理学院物理实验教学示范中心实 验 报 告实验名称： 三线摆法测定物体的转动惯量 实验日期： 实 验 室： N1-103 指导教师： 实验目的:1、学会用三线摆测定物体的转动惯量；2、学会用累积放大法测量周期运动的周期；3、验证转动惯量的平行轴定理。仪器用具:仪器、用具名称及主要规格（包括量程、分度值、精度等）1、FB210 型三线摆转动惯量实验仪2、FB210A 型数显计时计数毫秒仪3、米尺、游标卡尺、物理天平实验原理:根据自己的理解用简练的语言来概括(包括简单原理图、相关公式等)1、待测物体的转动惯量根据能量守恒定律和刚体转动定。

5、实验报告单实验一我们的猜测：摆摆动的快慢可能与摆幅的大小有关系相同条件 不同条件时 间 第一次 第二次 第三次 第四次摆锤重量 摆幅角度摆线长短 摆动次数我们的实验结论：摆摆动的快慢与摆幅的大小 。实验二我们的猜测：摆摆动的快慢可能与摆锤的重量有关系相同条件 不同条件时 间摆线长短摆锤个数 摆锤 1 摆锤 2 摆锤 3 摆锤 4摆幅角度 摆动次数我们的实验结论：摆摆动的快慢与摆锤的重量 。实验三我们的猜测：摆摆动的快慢可能与摆线的长短有关系相同条件 不同条件时 间摆锤重量摆线长度摆线长（ ）厘米摆线长（ ）厘米摆线长（ ）厘。

6、大学物理实验学院：文理基础学院成员：班级: 13 工 6实验名称：牛顿摆实验实验目的：研究能量守恒和动量守恒实验器材：短木棍数根，细绳，玻璃球 5 个，胶水，剪刀实验装置：牛顿摆实验最早是由法国物理学家伊丹马略特（Edme Mariotte） 提出由简单的五个质量相同的小球，用悬线固定于支架上而成。又叫：牛顿摆球、动量守恒摆球、永动球、物理撞球、碰碰球等。实验过程：当摆动最右侧的球并在回摆时碰撞紧密排列的另外四个球，最左边的球将被弹出，并仅有最左边的球被弹出。当然此过程也是可逆的，当摆动最左侧的球撞击其它球时，最右侧的。

7、课 题 用三线摆测物理的转动惯量教 学 目 的 1、了解三线摆原理，并会用它测定圆盘、圆环绕对称轴的转动惯量；2、学会秒表、游标卡尺等测量工具的正确使用方法，掌握测周期的方法；3、加深对转动惯量概念的理解。重 难 点 1、理解三线摆测转动惯量的原理；2、掌握正确测三线摆振动周期的方法。教 学 方 法 讲授、讨论、实验演示相结合 学 时 3 个学时一、前言转动惯量是刚体转动惯性的量度，它的大小与物体的质量及其分布和转轴的位置有关对质量分布均匀、形状规则的物体，通过简单的外形尺寸和质量的测量，就可以测出其绕定轴的转动惯量。

8、摆的研究实验设计实验目的：1、能够对影响摆的快慢有哪些因素作出假设；2、能够根据假设设计实验进行实验验证；能测量在单位时间内摆动的次数。3、能够使用“控制变量”的方法，通过测量搜集、记录数据，并选择有效的数据支持证据。4、知道摆的快慢与摆长有关。摆长越长，摆得就越慢，反之则快。5、认识到“控制变量”是一种搜集证据的重要方法，知道可以用数据分析实验结果。实验器材：铁架台、长度不等的摆线若干、摆锤（木质、铁质）、夹子（用来固定线）、记录表、计时钟表实验一：研究摆的快慢与摆角的关系。假设：摆的快慢跟摆角的。

9、实验目的： 本实验的目的是学习凯特摆的设计思想和技巧，掌握一种比较精确的测量重力加速度的方法。 主要实验仪器设备： 凯特摆，光电探测器，用数字测试仪。 实验原理： 图1是复摆示意图，设一质量为m的刚体，其重心G到转轴O的距离为h，绕O轴的转动惯量为I，当摆幅很小时，刚体绕O轴摆动的周期T为： 式中g为当地的重力加速度. 设复摆绕通过重心G的轴的转动惯量为IG，当G轴与O轴平行时，有 I=IG+mh。

10、蛇形摆实验原理：利用长度不同的一列单摆，在同一位置释放，使其呈现出有规律的周期变化图形。由于要使单摆间满足周而复始的变化规律，他们的相位差应相同，每个摆与第一个摆之间的关系应为 ，所以摆长的关系应为i 1)T(，当 =1 时，摆长关系式可简化为 。而蛇形2i1i1(i)L 2i1i1L()摆的下端又在同一平面上,所以其上方的曲线应为一条抛物线。而单摆间的变化是有固定周期的，周期与单摆的个数和差值 有关，为所有摆周期的最小公倍数，之后重复第一周期的变化。期间还会有奇偶摆的变化，即刚好奇数摆与偶数摆相差半个相位。应用：利用摆的周期。

11、 实验课题： 机电系统建模、分析与控制 班级 ：机械 102 班 姓名 ：张朋兵 学号 ： 109054191 指导老师 ： 叶金杰 时间 ： 2012 年 12 月 26 日 第 1 页 ，共 19 页 目录 实验项目一：一级倒立摆机电系统建模、分析与控制 . 2 1.1 实验目的 . 2 1.2 实验原理 . 2 1） .倒立摆的控制方法 . 2 2）一级倒立摆物理结构 3 1.3. 一级倒立摆数学模型 3 1.4 实验结果与分析 7 实验 1.根轨迹分析 7 实验 2.Bode 图分析 8 实验 3.Nyquist/Nichols 分析 . 8 实验项目二：系统校正实验 10 实验 1. 根轨迹校正实验 10 实验 2. 频率响应校正实验 12 实验。

12、 倒立摆控制系统控制器设计实验报告成 员： 陈乾睿 2220150423郑文 2220150493学 院：自动化倒立摆控制系统控制器设计实验一、实验目的和要求1、目的（1）通过本设计实验，加强对经典控制方法（LQR 控制器、PID 控制器）和智能控制方法（神经网络、模糊控制、遗传算法等）在实际控制系统中的应用研究。（2）提高学生有关控制系统控制器的程序设计、仿真和实际运行能力.（3）熟悉 MATLAB 语言以及在控制系统设计中的应用。2、要求（1）完成倒立摆控制系统的开环系统仿真、控制器的设计与仿真以及实际运行结果（2）认真理解设计内容，独立完。

13、线性系统实验报告姓名：院系：航天学院学号：2015 年 12 月研究生课程实验报告二阶倒立摆实验11. 实验目的1) 熟悉 Matlab/Simulink 仿真；2) 掌握 LQR 控制器设计和调节；3) 理解控制理论在实际中的应用。倒立摆研究的意义是，作为一个实验装置，它形象直观，简单，而且参数和形状易于改变；但它又是一个高阶次、多变量、非线性、强耦合、不确定的绝对不稳定系统的被控系统，必须采用十分有效的控制手段才能使之稳定。因此，许多新的控制理论，都通过倒立摆试验对理论加以实物验证，然后在应用到实际工程中去。因此，倒立摆成为控制理论中。

14、 第 1 页 学生实验报告课程名称: 倒立摆系统课程设计 组号： 7 姓名： 学号： 邮箱： 2010 年 11 月 11 1 日第 2 页 目录倒立摆系统的构成 .3单级倒立摆数学模型的建立 .3传递函数 .6状态空间方程 .6系统 MATLAB 仿真和开环响应 .7稳定性与可控性分析 11控制器设计 12基于状态反馈的控制算法设计与仿真 LQR 12极点配置法 .16PID 控制算法 19实验结果及与仿真结果的对比分析 29感想和建议 30第 3 页 倒立摆系统的构成图 1 倒立摆系统的组成框图如图 1 所示为倒立摆的结构图。系统包括计算机、运动控制卡、伺服机构、倒立摆本体和光电码盘几。

15、直线一级倒立摆系统实验报告西北工业大学姓名：张云虎探测制导与控制技术学号：20133009251.实验参数介绍符号 意义 实际数值M 小车的质量 1.096kgm 摆杆的质量 0179kgf 小车的摩擦力系数 0.1N/m/secL 摆杆转动轴心到质心的长度0.25mI 摆杆的转动惯量 0.0227kg*m*mF 加在小车上的力X 小车的位置Fs 摆杆水平干扰力 不计Fh 摆杆竖直方向的干扰力不计Fg Fs 与 Fh 的合力 不计g 重力加速度 9.8m/s2.根据实验指导书给的受力分析结合 newton 定律得出动力学方程：分析水平方向的合力有：M =F-f -N （1 ） 分析摆杆水平方向的受力得；N-Fs=m （x+l。

16、研究生课程实验报告课程名称：线性系统实验名称：平面二级倒立摆实验班级： 12S0441学号：12S104057姓名：白 俊 林实验时间： 2012 年 12 月 21 日控制科学与工程教学实验中心研究生课程实验报告 二阶倒立摆实验1研究生课程实验报告 二阶倒立摆实验21. 实验目的1) 熟悉 Matlab/Simulink 仿真；2) 掌握 LQR 控制器设计和调节；3) 理解控制理论在实际中的应用。倒立摆研究的意义是，作为一个实验装置，它形象直观，简单，而且参数和形状易于改变；但它又是一个高阶次、多变量、非线性、强耦合、不确定的绝对不稳定系统的被控系统，必须采用。

17、1最优控制实验报告二零一五年一月2目录第 1 章 一级倒立摆实验 31.1 一级倒立摆动力学建模 .31.1.1 一级倒立摆非线性模型建立 .31.1.2 一级倒立摆线性模型建立 .51.2 一级倒立摆 t 状态调节器仿真 51.3 一级倒立摆 t 状态调节器实验 91.4 一级倒立摆 t 输出调节器仿真 111.5 一级倒立摆 t 输出调节器实验 131.6 一级倒立摆非零给定调节器仿真 .141.7 一级倒立摆非零给定调节器实验 .16第 2 章 二级倒立摆实验 162.1 二级倒立摆动力学模型 .162.1.1 二级倒立摆非线性模型建立 .172.1.2 二级倒立摆线性模型建立 .182.2 二级倒立摆 t 状态调。

18、专 业 实 验 报 告 实验名称 倒立摆实验 实验时间 姓名 学号一、实验内容1、直线一级倒立摆建模1.1 受力分析针对直线一级倒立摆，在实际的模型建立过程中，可忽略空气流动阻力和其它次要的摩擦阻力，则倒立摆系统抽象成小车和匀质刚性杆组成的系统，如图所示。xFMM , l , I图 1 小车系统各参数定义：M：小车质量 m：摆杆质量 ：小车摩擦系数 l: 摆杆转动轴心到杆质心的长度I：摆杆惯量 F：加在小车上的力 X：小车位置 ：摆杆与垂直向上方向的夹角：摆杆与垂直向下方向的夹角摆杆受力和力矩分析m gVHXV XH 图 2 摆杆系统摆杆水平方向受力为。

19、倒立摆实验报告机自 82组员：xxxxxxxxxxxx倒立摆与自动控制原理实验一 实验目的:1.运用经典控制理论控制直线一级倒立摆,包括实际系统模型的建立、根轨迹分析和控制器设计、频率响应分析、PID 控制分析等内容.2.运用现代控制理论中的线性最优控制 LQR 方法实验控制倒立摆3.学习运用模糊控制理论控制倒立摆系统4.学习 MATLAB 工具软件在控制工程中的应用5.掌握对实际系统进行建模的方法，熟悉利用 MATLAB 对系统模型进行仿真，利用学习的控制理论对系统进行控制器的设计，并对系统进行实际控制实验，对实验结果进行观察和分析，非常直观的感。

20、倒立摆实验报告机自 82组员：李宗泽李航刘凯付荣倒立摆与自动控制原理实验一 实验目的:1.运用经典控制理论控制直线一级倒立摆,包括实际系统模型的建立、根轨迹分析和控制器设计、频率响应分析、PID 控制分析等内容.2.运用现代控制理论中的线性最优控制LQR 方法实验控制倒立摆3.学习运用模糊控制理论控制倒立摆系统4.学习MATLAB工具软件在控制工程中的应用5.掌握对实际系统进行建模的方法，熟悉利用MATLAB 对系统模型进行仿真，利用学习的控制理论对系统进行控制器的设计，并对系统进行实际控制实验，对实验结果进行观察和分析，非常直观的。