| [页数] 53 [字数] 15162 [目录] 摘 要 1 ABSTRACT 2 第一章 绪论 5 第二章 直线二级倒立摆数学模型的建立 10 第三章 直线二级倒立摆控制方案的设计 22 第四章 控制系统的MATLAB仿真 27 结 论 50 致 谢 52 参考文献 53 [原文] 第一章 绪论 1.1 控制理论的发展 控制理论发展至今已有100多年的历史，随着现代科学技术的发展，它的应用也越来越广泛。特别是近几十年，航天航空航海和其它工业过程等领域的研究发展，不断地向控制理论提出一系列挑战性问题，对这些问题的研究和探索，有力地推动控制理论和控制方法取得长足发展，其发展通常可以分为三个阶段。 第一阶段是经典控制理论阶段，上世纪50年代前后的控制理论主要是研究单输入-单输出线性定常系统的分析和设计问题，其理论基础是描述系统输入-输出关系的传递函数，基本分析和结合的方法是基于频率法、根轨迹法和相平面法等，描述系统的数学模型是微分方程或传递函数。经典控制理论对于非线性时变系统很难奏效。 第二阶段是现代控制理论阶段。50年代末以来，应宇航技术发展的需要，现代控制理论应运而生。它以描述系统状态这一内部特征向量的状态方程为基础，主要研究有高性能、高精度的多输入-多输出、变参数系统的分析和设计问题，最优控制、最优滤波、系统辨识和自适应控制等理论都是这一领域研究的主要课题。它能够解决经典控制理论难以解决的一些问题。 第三阶段是大系统理论和智能控制理论阶段。随着被控系统的高度复杂性、高度不确定性以及人们对控制性能要求的提高，经典和现代控制理论面临空前的挑战。70年代末开始的智能控制理论和大系统理论的研究和应用，是现代控制理论在深度上和广度上的开拓。它用来解决多层次分散结构的复杂系统的分析和综合问题，因此受到各国著名学者的极大关注。目前，在专家系统、神经网络、模糊系统、遗传算法等方面己经取得了可喜的进展。 1.2 倒立摆系统简介及其研究意义 倒立摆控制系统是应用于自动控制理论实验室的经典实验装置。倒立摆，顾名思义，是处于倒置不稳定状态，人为控制使其处于动态平衡的一种摆。它一般由沿导轨运动的小车和通过转轴固定在小车上的摆体组成，小车可以在限定的轨道上移动，小车上的倒立摆一端被绞链在小车顶部，另一端可以在小车轨道所在的垂直平面上转动...... [摘要] 倒立摆系统是一个典型的多变量、非线性、强耦合和快速运动的高阶不稳定系统，它是检验各种新型控制理论和方法有效性的典型装置。近年来，许多学者对倒立摆系统进行广泛地研究。 本文研究了直线二级倒立摆的控制问题。首先阐述了倒立摆系统控制的研究发展过程和现状，接着介绍了倒立摆系统的结构并详细推导了二级倒立摆的数学模型。本文分别用极点配置、LQR最优控制设计了不同的控制器，通过比较和MATLAB仿真，验证了所设计的控制器的有效性、稳定性和抗干扰性。 [参考文献] [1] 董翠玲,二级倒立摆的稳定控制,西北工业大学硕士学位论文,2005 [2] 胡寿松,自动控制原理(第四版),北京:科学出版社,2002 [3] 何诚,现代控制理论基础.北京:机械工业出版社.1988 [4] 王红霞,二级倒立摆的稳定控制,西北工业大学硕士学位论文,2002 [5] 史晓霞,张振东,李俊芳等,二级倒立摆系统数学模型的建立和意义,河北工业大学学报,2001.10 [6] 宋君烈,肖军,徐心和,倒立摆系统的Lagrange方程建模与模糊控制,东北大学学报,2002.4 [7] 胭志宏,线性系统理论,西北工业大学出版社,1995 [8] 王芳,周军,二级倒立摆三种控制方法比较，空军工程大学学报(自然科学版),2004.4 [9] 刘丽,何华灿,倒立摆系统稳定控制之研究,计算机科学,2006 [10] 崔平,翁正新,基于状态空间极点配置的倒立摆平衡控制,实验室研究与探索,2003.4 [11] 王仲民,孙建军,岳宏,基于LQR的倒立摆最优控制系统研究,2005 [12] 黄苑虹,倒立摆系统的稳定控制研究,广东工业大学硕士学位论文,2002 [13] 常华,袁刚,仿真软件教程---Multisim和MATLAB.清华大学出版社.2006 [原文截取] 摘 要 倒立摆系统是一个典型的多变量、非线性、强耦合和快速运动的高阶不稳定系统，它是检验各种新型控制理论和方法有效性的典型装置。近年来，许多学者对倒立摆系统进行广泛地研究。 本文研究了直线二级倒立摆的控制问题。首先阐述了倒立摆系统控制的研究发展过程和现状，接着介绍了倒立摆系统的结构并详细推导了二级倒立摆的数学模型。本文分别用极点配置、LQR最优控制设计了不同的控制器，通过比较和MATLAB仿真，验证了所设计的控制器的有效性、稳定性和抗干扰性。 关键词: 倒立摆； 极点配置； 最优控制； MATLAB； 仿真 ABSTRACT Inverted pendulum is a typical multi-variable, non-linear, strong coupling and rapid movement of high-end system instability, It is testing various new control theory and methods of the effectiveness of the typical devices. In recent..... |
直线二级倒立摆的控制问题的研究和matlab仿真
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