環(huán)形倒立擺模型分析及控制策略研究.pdf

1、倒立擺系統(tǒng)是一個(gè)典型的非線性、強(qiáng)耦合、高階次、不確定和快速運(yùn)動(dòng)的自然不穩(wěn)定系統(tǒng)，其控制目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)倒立擺各擺桿之間的穩(wěn)定平衡，并且在不確定擾動(dòng)下倒立擺系統(tǒng)能夠快速的恢復(fù)穩(wěn)定平衡狀態(tài)。它是研究和驗(yàn)證各種控制策略的一種非常典型的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，因而對(duì)它的研究具有重要的工程背景和實(shí)際意義。因此，本文對(duì)環(huán)形一級(jí)、二級(jí)倒立擺控制系進(jìn)行的設(shè)計(jì)，同時(shí)進(jìn)行了環(huán)形一級(jí)、二級(jí)倒立擺的控制試驗(yàn)。主要完成以下工作：
　　首先，分析環(huán)形一級(jí)、二級(jí)倒立擺系統(tǒng)模型，利

2、用Lagrange方法建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)系統(tǒng)的能控性、能觀性和相對(duì)能控性進(jìn)行分析，驗(yàn)證系統(tǒng)的自然不穩(wěn)定性。
　　其次，主要圍繞環(huán)形一級(jí)、二級(jí)倒立擺系統(tǒng)，進(jìn)行了LQR控制方法的研究。在MATLAB環(huán)境中進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，完成了對(duì)模型的穩(wěn)定控制，得到了良好的控制效果。此外，利用遺傳算法對(duì) LQR中參數(shù)尋優(yōu)，得到最優(yōu)控制參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，搭建環(huán)形一級(jí)、二級(jí)倒立擺實(shí)時(shí)控制模塊，在實(shí)物上進(jìn)行驗(yàn)證，證明算法的正確性及可實(shí)現(xiàn)性。
　　最