多級倒立擺控制算法的研究與應(yīng)用.pdf

1、倒立擺系統(tǒng)是非線性、強(qiáng)耦合、多變量和自然不穩(wěn)定的系統(tǒng)。在控制過程中，它能有效地反映諸如可鎮(zhèn)定性、魯棒性、隨動(dòng)性以及跟蹤等許多控制中的關(guān)鍵問題，是檢驗(yàn)各種控制理論的理想模型。 本文首先回顧了在倒立擺控制方面國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及常見控制算法，說明了本課題研究的主要內(nèi)容和采用的方法。第二章介紹了一、二、三級直線倒立擺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，給出數(shù)學(xué)模型的建立和推導(dǎo)過程，分析其可控性、可觀測性，討論了采用線性二次型最優(yōu)調(diào)節(jié)器(LQR)控制算法對倒立擺

2、系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定控制的可行性。第三章應(yīng)用LQR算法，以MATIAB為工具，分別做了一、二、三級直線倒立擺的穩(wěn)定控制和加擾仿真實(shí)驗(yàn)。進(jìn)一步，通過對仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，探討了加權(quán)陣Q中權(quán)系數(shù)的選擇規(guī)律。為了使仿真的效果更為形象化，本章還運(yùn)用MATLAB語言編寫了仿真動(dòng)畫程序。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于上述原理控制一、二、三級直線倒立擺，能夠達(dá)到良好的控制效果，且系統(tǒng)具有一定的抗干擾能力。第四章簡要地介紹了倒立擺實(shí)驗(yàn)平臺和系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)。在軟件設(shè)計(jì)