倒立擺系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究和非線性分析.pdf

1、倒立擺系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜不穩(wěn)定的、帶有非線性和強(qiáng)耦合特性的機(jī)械系統(tǒng)，它的穩(wěn)定控制是控制理論應(yīng)用的一個(gè)典型范例。倒立擺系統(tǒng)存在嚴(yán)重的不確定性，一方面是系統(tǒng)參數(shù)的不確定性，另一方面是系統(tǒng)受到不確定因素的干擾。本文主要對(duì)倒立擺系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)和倒立擺系統(tǒng)的非線性理論這兩個(gè)方面進(jìn)行研究。在倒立擺系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究方面，利用現(xiàn)代控制理論，對(duì)一級(jí)倒立擺，二級(jí)倒立擺和基于倒立擺的移動(dòng)機(jī)器人等三個(gè)完整系統(tǒng)進(jìn)行控制。在倒立擺系統(tǒng)的非線性理論研究方面，對(duì)一級(jí)倒立擺運(yùn)動(dòng)方

2、程進(jìn)行了的基于線性和非線性兩種假設(shè)分析，得出了確保系統(tǒng)穩(wěn)定可控的取值域。 本文的研究內(nèi)容和所取得的成果主要有以下幾個(gè)方面： (1)綜述了倒立擺系統(tǒng)的研究歷史和現(xiàn)狀，介紹了與倒立擺相關(guān)的一些基本概念?？偨Y(jié)了近年來國內(nèi)外對(duì)倒立擺系統(tǒng)力學(xué)性能、控制理論以及應(yīng)用方面的研究進(jìn)展和取得的成果，介紹了在倒立擺的理論研究中常用的一些理論方法。 (2)詳細(xì)闡述了一級(jí)倒立擺硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建過程和控制算法的實(shí)現(xiàn)過程。運(yùn)用機(jī)構(gòu)學(xué)優(yōu)化一

3、級(jí)倒立擺的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在確保實(shí)現(xiàn)功能的前提下，盡可能降低成本；運(yùn)用LQR(線性二次型)和模糊控制等現(xiàn)代控制理論對(duì)一級(jí)倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行控制。 (3)闡述二級(jí)倒立擺硬件試驗(yàn)平臺(tái)的搭建過程和控制算法的實(shí)現(xiàn)過程，用LQR方法對(duì)二級(jí)倒立擺進(jìn)行控制，使其具有較強(qiáng)的魯棒性。最后，對(duì)基于倒立擺原理的移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，使其初步達(dá)到預(yù)期效果。 (4)通過對(duì)一級(jí)倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，研究了基于線性假設(shè)和非線性假設(shè)的帶反饋的倒立擺系統(tǒng)的非線