二级倒立摆仿真研究_学位论文.doc

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1、长江大学工程技术学院毕业设计(论文)题目名称二级倒立摆的仿真研究系部信息系专业班级测控技术与仪器61101班学生姓名王健新指导教师张国胜/讲师辅导教师张国胜/讲师时间2014年9月至2015年6月目录任务书Ⅰ开题报告Ⅱ指导教师审查意见Ⅲ评阅教师评语Ⅳ答辩会议记录Ⅴ中文摘要Ⅵ外文摘要Ⅶ1绪论11.1倒立摆系统的研究背景11.2倒立摆系统的发展趋势21.3倒立摆系统的研究目的及意义31.4本论文主要研究内容和思想42直线二级倒立摆52.1二级倒立摆的实现原理52.2二级倒立摆组成结构与实物模型62.3数学模型的建立及系统分析8

2、2.4系统可控可观性分析153直线二级倒立摆MATLAB仿真173.1MATLAB/Simulink中二级倒立摆的仿真173.2二级倒立摆MATLAB中控制器的设计194二级倒立摆的LQR实物控制实验244.1二级倒立摆的安装244.2实物控制265系统的异常分析与处理315.1处理以及分析系统的非线性315.2处理及分析系统的干扰326总结与展望336.1总结336.2展望34参考文献34致谢36长江大学工程技术学院毕业设计(论文)任务书系信息系专业测控技术与仪器班级测控61101班学生姓名王健新指导教师/职称张国胜/讲

3、师1．毕业设计(论文)题目：二级倒立摆的仿真研究2．毕业设计(论文)起止时间：2014年9月1日～2015年6月1日3．毕业设计(论文)所需资料及原始数据（指导教师选定部分）[1]高等学校毕业设计指导手册(电子信息卷).北京:高等教育出版社,1998年[2]史晓霞等，二级倒立摆系统数学模型的建立和意义，河北工业大学学报，2001(10):48一51。[3]宋君烈等，倒立摆系统的Lagrange方程建模与模糊控制，东北大学学报，2002(4):333一337。[4]飞思科技产品研发中心，MATLAB6.应用接口编程，电子工业

4、出版社，2003。[5]黄忠霖，控制系统MATLAB计算及仿真，国防工业出版社，2001。[6]王家文、王皓、刘海，MATLAB7.0编程基础，机械工业出版社，2005。[7]肖伟、刘忠等，MATLAB程序设计与应用，清华大学出版社，2005。[8]王士同，神经模糊系统及应用，北京航天航空大学出版社，1998.6。[9]刘豹、唐万生，现代控制理论（第3版），机械工业出版社2006.9。[10]胡寿松，自动控制原理（第4版），科学出版社2001.2。4．毕业设计(论文)应完成的主要任务（1）查阅文献，提出研究方案，完成开题报

5、告。（2）对线性倒立摆建立了完整的数学模型，解出微分方程，并写出了倒立摆系统的状态空间表达式。（3）对二级倒立摆系统的结构、工作原理进行分析研究，建立了系统的完整数学模型。（4）通过系统的数学模型进行了MATLAB仿真及实时控制实验。（5）提交毕业设计（论文）初稿，要求排版格式规范，字数在15000字左右。5．任务书下达日期2014年10月1日指导教师(签字)Ⅰ长江大学工程技术学院毕业设计（论文）开题报告题目名称二级倒立摆的仿真研究系部信息系专业班级测控技术与仪器61101班学生姓名王健新指导教师张国胜/讲师辅导教师张国胜

6、/讲师开题报告时间2014年10月25日Ⅱ二级倒立摆的仿真研究学生：王健新，信息系指导教师：张国胜，信息系一、题目来源本题目来源于社会实践。二、研究（设计）目的和意义倒立摆是机器人技术、理论控制、计算机控制等多个领域与技术的有机结合，其被控系统本身又是个绝对不稳定、多变量、高阶次、强耦合的非线性系统，可以作为一个被许多专家所研究的经典的控制对象。最早研究始于20世纪50年代，（MIT）麻省理工学院的控制论（cybernetic）专家依据火箭发射助推器的原理设计出一级倒立摆实验装置。近年来，新的控制方法层出不穷，人们正在努力

7、尝试通过倒立摆这样一个典型的控制对象，检验新的控制方法是不是具有较为强的处理非线性、多变量和绝对不稳定系统的能力，从而在其中找出最优秀的控制方法。倒立摆系统作为研究控制理论中的一种较为理想的实验手段，为自动控制理论的实验、教学和科研构建了一个十分良好的实验平台，用来检验某种方法或控制理论的典型方案，促进了控制系统新理论、新思想的迅速发展。迅猛发展的控制理论，为倒立摆系统的控制提供了坚实的基础，同时倒立摆系统被人们发现是一种检验控制理论的好系统，这导致倒立摆系统成了科学界检验控制能力的一种标准模型。由于控制理论的应用广泛，所

8、以此系统在许多领域都具有广阔的利用和开发前景。平面倒立摆系统可以较为真实的模拟火箭飞行控制和步行机器人的稳定控制。因此，倒立摆系统成为控制领域中不可或缺的研究设备和验证各种各样控制策略有效性的实验平台，研究人员对倒立摆系统的研究进入了一个崭新的时代。Ⅱ三、阅读的主要参考文献[1]高等学校毕业设计指导手册