倒立擺建模、仿真與控制.pdf

1、倒立擺是一個具有高階次、不穩(wěn)定、多變量、非線性和強藕合特性的系統(tǒng)，在控制領(lǐng)域里，倒立擺系統(tǒng)的控制一直是人們討論和研究的主要內(nèi)容。許多控制理論方面的學(xué)者以倒立擺系統(tǒng)為被控對象，將最新研究的還未被證實的控制方法應(yīng)用到系統(tǒng)中驗證算法的有效性和可行性。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對倒立擺系統(tǒng)的研究背景、研究意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和研究趨勢等作了大體的概述，并結(jié)合文獻資料簡單地介紹了倒立擺系統(tǒng)的多種控制算法。⑵分析了倒立擺系統(tǒng)的原理，通過對系

2、統(tǒng)進行受力分解，采用機理建模法得到直線倒立擺系統(tǒng)的微分方程，并將其轉(zhuǎn)化為狀態(tài)方程。在Simulink環(huán)境中搭建出被控對象的仿真模塊，同時介紹了模塊的多種搭建方法。⑶因為控制理論經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論，所以本文對三個發(fā)展階段中的經(jīng)典控制方法稍加改進，進行對倒立擺系統(tǒng)的控制，控制算法分別為：PID控制算法、帶觀測器的狀態(tài)反饋控制算法、線性二次型最優(yōu)控制算法、基于Kalman濾波的LQR控制算法以及模糊控