直線二級倒立擺控制仿真與試驗


1.34萬字 46頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)

摘要
倒立擺控制系統(tǒng)是一個絕對不穩(wěn)定、高階次、多變量、強耦合的非線性系統(tǒng)，是進行許多控制理論教學及開展各種控制實驗的理想實驗平臺。通過對倒立擺系統(tǒng)的研究，一方面，能夠十分有效的研究控制中的許多典型問題：如隨動問題、鎮(zhèn)定問題、魯棒性問題、非線性問題等；另一方面，可以通過對對倒立擺系統(tǒng)的控制，檢驗新的控制策略是否有較強的處理系統(tǒng)不穩(wěn)定或非線性問題的能力。
本文以直線二級倒立擺為研究對象，分別應(yīng)用線性二次最優(yōu)控制LQR理論和模糊控制理論設(shè)計控制器對二級倒立擺進行控制，并應(yīng)用MATLAB中的Simulink工具箱進行仿真。
主要研究工作如下：
1.利用拉格朗日方程建立了直線二級倒立擺系統(tǒng)的數(shù)學模型，并對其進行了定性分析，證明了直線二級倒立擺系統(tǒng)是狀態(tài)完全能控且能觀測的不穩(wěn)定的系統(tǒng)。
2.分別采用線性二次最優(yōu)控制LQR控制理論和模糊控制理論設(shè)計控制器對系統(tǒng)進行控制。
3.在Simulink下建立系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型并進行仿真，觀察控制器對系統(tǒng)的控制效果，并對仿真結(jié)果進行分析。



關(guān)鍵詞：二級倒立擺 線性二次最優(yōu)控制 模糊控制 Simulink