多功能垂直式雙支點旋轉型倒立擺控制研究.pdf

1、在多種控制理論與方法的研究和應用中，特別是在工程實踐中，存在一種可行性的試驗問題，即：將其理論與方法得到有效的檢驗。倒立擺模型的控制可以為此提供一個從控制理論通往實踐的橋梁。此系統可以對多種控制理論進行驗證，分析控制理論的可控性，穩(wěn)定性等性能指標。因為倒立擺是一個典型快速、多變量、嚴重自不穩(wěn)定、非線性的高階系統，因而成為學習與研究現代控制理論最為合適的實驗裝置之一。它的仿真或實物控制實驗是控制領域中用來檢驗某種控制理論或方法的典型方案。

2、 作為一個高階、非線性不穩(wěn)定系統，倒立擺的穩(wěn)定控制相當困難。本文對它的機械部分、電路部分、控制方法等方面進行了分析討論。在第一章中，簡要的介紹一下有關本文所論述的倒立擺系統現狀、控制理論在現階段的應用及發(fā)展狀況，且介紹了倒立擺控制理論的歷史背景。在第二章中，根據倒立擺的系統及經驗學習，從倒立擺系統的機械部分：指步進電機的功率的計算及型號的選擇，同時也要選擇其相匹配驅動器；過渡軸的強度計算；齒輪的參數設計等入手，展開各部分的詳細設

3、計。電氣設計包括對主要芯片的介紹及主要電氣元件的參數及型號選擇，而且對系統電路進行設計。第四章，對整個倒立擺進行數學建模，得到倒立擺的數學形式后，再對系統在數學上進行可控制性分析，證明該系統可控性及可觀測性。在第五章，先是根據 T-S 模型模糊控制理論的控制原理，根據所劃分的模型子空間計算每個子系統的局部反饋增益矩陣，利用解模糊方法，得到理想的控制輸出，實現了倒擺系統的穩(wěn)定控制。 然后，利用 Matlab 中的 Simulink