单级倒立摆lqr控制器的设计及仿真

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1、毕业设计（论文）任务书I、毕业设计(论文)题目：单级倒立摆LQR控制器的设计及仿真II、毕业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：1、在深入了解倒立摆的基础上，熟悉单级倒立摆控制的基本原理2、了解单级倒立摆控制的发展趋势。3、熟悉线性系统的基本理论和非线性系统线性化的基本方法。4、建立单级倒立摆的数学模型，并编写MATLAB程序，完成倒立摆的仿真。III、毕业设计(论文)工作内容及完成时间：工作安排如下：1、查阅文献，翻译英文资料，书写开题报告第1---4周2、相关资料的获取和必要知识的学习第5---9周3、设计系统的硬件和软件模块并调试第10--14周4、撰写论文第15-

2、-17周5、总结，准备答辩第18周Ⅳ、主要参考资料：1．阳武娇.基于MATLAB的一阶倒立摆控制系统的建模与仿真[J].电子元器件应用.2007，9(1):29-312.杨世勇，徐莉苹，王培进.单级倒立摆的PID控制研究[J].控制工程.2007,14:23-53.3．黄忠霖.控制系统MATLAB计算及仿真[M].北京：国防工业出版社，2006．4．薛安客，王俊宏．倒立摆控制仿真与实验研究现状[J].杭州电子工业学院学报.2002，21(6):25-27.5.徐征.基于遗传算法的PID控制器参数寻优方法的研究[D].武汉：武汉大学，2004．6．TakahasM，NarukawaT，Y

3、oshidaK．Intelligenttransferandstabilizationcontroltounstableequilibriumpointofdoubleinvertedpendulum．IntSICE2003AnnualConfeFence，2003，2：1451-145.信息工程系自动化专业类1082022班学生（签名）：填写日期：2014年1月10日指导教师（签名）：助理指导教师(并指出所负责的部分)：信息工程系主任（签名）：单级倒立摆LQR控制器的设计及仿真摘要：单级倒立摆系统是一个典型多变量、不稳定和强耦合的非线性系统。这些特性使得许多抽象的控制理论概念，比如系

4、统稳定性、可控性等等，都能通过单级倒立摆系统直观的表现出来。通过对倒立摆的控制，可以用来检验新的控制方法是否有较强的处理非线性和不稳定性问题的能力。Matlab是控制界应用广泛的计算机辅助设计与分析工具，它集矩阵运算、数值分析、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便的、良好的用户环境，还有其强大的科学计算与可视化功能，简单易用的开放式可编程环境。线性二次型调节器（LQR）其对象是现代控制理论中以状态空间形式给出的线性系统,而目标函数为对象状态和控制输入的二次型函数。LQR理论是现代控制理论中发展最早也最为成熟的一种状态空间设计法。本文在对倒立摆深入了解的基础上，介绍了倒立摆系统的特性

5、，并利用牛顿力学对直线一级倒立摆建模，最后通过Matlab对其最优线性二次调节LQR的设计及仿真。关键词：倒立摆MatlabLQR理论指导老师签字：DesignandSimulationofsingleinvertedpendulumLQRcontrollerStudentName:RuankaiboClass:1082022Supervisor:WanweiqiangAbstract:Thesingleinvertedpendulumsystemisatypicalmultivariableinstabilityandstronglycouplednonlinearsystem.Th

6、esecharacteristicsmakemanyabstractconceptsofcontroltheorysuchasthestabilityofthesystemcontrollabilityandsooncanbethroughasingleinvertedpendulumsystemshow.Throughthecontroloftheinvertedpendulum,canbeusedtotestwhetherthenewcontrolmethodtodealwithnonlinearandinstabilityproblem.Matlabiswidelyusedinc

7、omputeraideddesignandanalysistools,itsetsthematrixoperations,numericalanalysis,signalprocessingandintegratedgraphics,constituteaconvenient,gooduserenvironment,anditspowerfulscientificcomputingandvisualization,openandeasytous