| [页数]:42 [字数]:12782 [目录] 1 绪论 2 平面一级倒立摆的建模与分析 3 平面倒立摆的线性二次最优控制与仿真 4 结论 [摘要] 倒立摆是典型的非线性、高阶次、强耦合、不稳定、欠驱动系统，研究倒立摆的精确控制对工业生产中复杂对象的控制有着重要的应用价值。 木文以固高GPIP2002型平面运动倒立摆为研究对象，采用拉格朗日方程建立了平面一级倒立摆的数学模型，通过将其在平衡位置附近进行泰勒级数展开并线性化，得到了系统在两个正交方向解藕的线性化模型。基于所建立的倒立摆线性化模型，根据最优控制理论，设计了平面一级级倒立摆的线性二次最优控制器，同时实现了摆杆平衡控制和基座运动的定位控制。仿真结果说明线性二级最优控制在平面倒立摆控制中的有效性。 [正文] 1 绪论 1.1课题背景及研究意义 近几十年来，航天航空航海和工业过程等领域的研究发展不断的向控制理论提出一系列挑战性问题。对于这些问题的研究和探索强有力的推动着控制理论和方法取得长足的发展。同时人们发现倒立摆系统是理想的自动控制理论研究与教学实验设备，使用它能多方面的满足自动控制理论研究与教学的要求;许多抽象的控制概念如系统稳定性、可控性、收敛速度、抗干扰能力等，都可以通过倒立摆直观地表现出来。倒立摆系统由于其多变量、非线性和强辐合性等特点而成为各国专家学者研究的热点。它作为控制理论中经久不衰的研究课题，人们把它喻为:“任何一个自动控制部门追求的皇冠上的珍珠”。为了拿到皇冠上的珍珠，国际上每年都有成百篇关于倒立摆研究论文发表。人们研究的倒立摆的种类也由简单的单极倒立摆迅速发展为多种形式的倒立摆系统，这其中的原因不仅在于倒立摆系统在高科技领域的广泛应用，而且新的控制方法不断出现，人们试图通过倒立摆这样一个复杂多变的控制对象，检验新的控方法是否有较强的处理多变量、非线性和绝对不稳定系统的能力。因此，倒立摆系统作为控制理论研究中的一种较为理想的实验手段通常用来检验控制策略的效果。从工程上来讲，凡任何重心在上、支点在下的控制问题，都可以近似的化作一种倒立摆模型.现实生活中我们见到的很多的现象都是一个倒立摆的模型 ...... [参考文献] [1] 固高科技有限公司，中国科技大学编著。固高摆系统与自动控制实验.2002.8 [2] 程福雁，钟国民，李友善。倒置系统的发展及前景。无线电工程，1994,24(2):51 -55 [3]黄苑红，梁慧冰。从倒立摆装置的控制策略看控制理论的发展和应用。广东工业 大学学报，2001,19(3):49-52 [4][美] Katsuhiko Ogata著，卢伯英于海勋等译，现代控制工程(第三版)，电子工 业出版社，2000. [5] 王永，孙颖娥，周烽。多级旋转式倒立摆的建模与分析。电机与控制学报，2004,8( 3):25 8-263 [6] 张葛祥，李众立，毕效辉。倒立摆与自动控制技术研究。西南工学院学报，2001,16(3):12-16 [7] 么健石，龙德，徐心和。基于动觉图式的平面倒立摆摆起控制。东北大学学报， 2005,52(6):531-534 [8] 罗成，胡德文，祝晓才等。基于LQR和模糊插值的五级倒立摆控制。控制与决 策，2005,20 (4):39 2-397 [9] 张明廉，郝健康等。拟人智能控制与三级倒立摆。航空学报，1995,16( 6):65 4-661 [10] 李诚，张明廉。拟人智能控制及鲁棒LQ控制在倒立摆基准问题中的应用。 ...... [原文截取] 摘 要 倒立摆是典型的非线性、高阶次、强耦合、不稳定、欠驱动系统，研究倒立摆的精确控制对工业生产中复杂对象的控制有着重要的应用价值。 木文以固高GPIP2002型平面运动倒立摆为研究对象，采用拉格朗日方程建立了平面一级倒立摆的数学模型，通过将其在平衡位置附近进行泰勒级数展开并线性化，得到了系统在两个正交方向解藕的线性化模型。基于所建立的倒立摆线性化模型，根据最优控制理论，设计了平面一级级倒立摆的线性二次最优控制器，同时实现了摆杆平衡控制和基座运动的定位控制。仿真结果说明线性二级最优控制在平面倒立摆控制中的有效性。 关键词：平面一级倒立摆； 拉格朗日方程； 线性二次最优控制； MATLAB仿真 ABSTRACT The inverted pendulum is a typical non-linear, high-level meeting, strong coupling, instability, lack of drive system, inverted pendulum on the precise control of industrial production in the..... |
基于matlab的平面倒立摆线性二次最优控制与仿真
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