直線一級倒立擺起擺與穩(wěn)擺控制研究及控制系統(tǒng)設計.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、倒立擺裝置是一個絕對不穩(wěn)定系統(tǒng),具有高階次、非線性、強耦合等特性,研究倒立擺控制能有效地反映控制中的許多問題。倒立擺研究具有重要的理論價值和應用價值,理論上,由于倒立擺控制可以反映控制方法對高階次、不穩(wěn)定、非線性、強耦合系統(tǒng)的控制能力,所以很多控制方法的驗證都是通過對倒立擺控制來實現的;應用上,倒立擺廣泛應用于控制理論研究、航空航天控制、機器人、雜技頂桿表演等領域,在自動化領域中具有重要的價值。另外,由于此裝置成本低廉,結構簡單,便于用

2、模擬、數字等不同方式控制,在控制理論教學和科研中也有很多應用。 本文在闡述了倒立擺研究背景之后,利用拉格朗日建模方法推導出直線一級倒立擺系統(tǒng)的數學模型,然后對其進行局部線性化,并由此推導出了系統(tǒng)的狀態(tài)方程。接下來采用能量反饋的方法進行倒立擺的起擺控制,在平衡點附近切換并采用現代控制理論中的狀態(tài)空間極點配置及線性二次型最優(yōu)控制以實現穩(wěn)定控制。對系統(tǒng)設計控制器,并進行了仿真,確定了控制器的各個參數。最后編寫控制軟件分別在Simuli

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