直線倒立擺起擺控制研究.pdf

1、倒立擺是一個典型的快速、多變量、非線性、絕對不穩(wěn)定系統(tǒng)，在實際工程中，許多控制系統(tǒng)都具有與倒立擺系統(tǒng)類似的特點。因此，倒立擺系統(tǒng)的研究在理論上和工程應(yīng)用中都具有重要的意義。 本文分析了倒立擺系統(tǒng)的特點和對其控制的研究意義，介紹了國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。首先，用牛頓力學(xué)方法建立了直線一級倒立擺的數(shù)學(xué)模型，這是一個非線性模型，在平衡點附近進行線性化，并由此推出了系統(tǒng)的狀態(tài)方程，基于線性化模型對系統(tǒng)進行定性分析，表明倒立擺是不穩(wěn)定、能控、能

2、觀的系統(tǒng)；比較分析了模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、PID控制和最優(yōu)控制策略，并應(yīng)用線性二次型最優(yōu)控制方法來實現(xiàn)穩(wěn)定控制，并進行了穩(wěn)定控制仿真；分析了倒立擺的起擺過程及能量反饋方法和時間最優(yōu)控制方法的原理。 基于倒立擺系統(tǒng)的非線性模型，采用能量反饋控制和時間最優(yōu)控制方法實現(xiàn)倒立擺的起擺控制，采用線性二次型控制方法實現(xiàn)倒立擺的穩(wěn)定控制，據(jù)此設(shè)計控制器，確定控制器的參數(shù)。編寫了控制程序在MATLAB/Simulink環(huán)境下實現(xiàn)對直線一級倒立