二级倒立摆建模毕业论文

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1、四川理工学院毕业设计（论文）二级倒立摆系统建模与仿真学生：学号：专业：自动化班级：自动化指导教师：四川理工学院自动化与电子信息学院二O一一年六月35四川理工学院本科毕业（设计）论文摘要常规的PID控制从理论上可以控制二级倒立摆，但在实际中对PID控制器参数的整定为一难点。本文针对二级倒立摆系统单输入三输出的不稳定系统，通过三回路PID控制方案，来完成对倒立摆的控制。利用状态反馈极点配置的方法来对参数进行整定，解决PID参数整定的难点。然后借助于MATLAB中的Simulink模块对所得的参数进行仿真，结果表明三回路PID控制是成功的，参数的有效性，也证实了这种参数整定方法简单实用。并通过配置

2、不同位置的极点，对其结果进行分析得到极点配置的最佳配置方案。关键词：倒立摆；PID；状态反馈；MATLAB35四川理工学院本科毕业（设计）论文ABSTRACTDoubleInvertedPendulumSystemModelingandSimulationConventionalPIDcontroltheorytocontroltheinvertedpendulum,butinpracticetheparametersofPIDcontrollertuningisadifficult.Inthispaper,doubleinvertedpendulumsystem,theinstabilit

3、yofsingle-inputthree-outputsystem,throughthethree-loopPIDcontrolprogramtocompletetheinvertedpendulumcontrol.PoleplacementusingstatefeedbackapproachtosettingtheparameterstoresolvethedifficultiesPIDparametertuning.WithMATLABandSimulinkinthemoduleparametersobtainedfromsimulationresultsshowthatthethree

4、-loopPIDcontrolissuccessful,theeffectivenessoftheparameters,butalsoconfirmsthistuningmethodissimpleandpractical.Differentlocationsthroughthepoleconfiguration,theresultsweretooextremeconfigurationofthebestconfiguration.朗读显示对应的拉丁字符的拼音Keywords:pendulum；PIDcontrol；statefeedback；MATLAB35四川理工学院本科毕业（设计）论文

5、目录摘要IABSTRACTII第1章引言11.1倒立摆研究的目的及意义11.2倒立摆的发展史和研究现状21.3本文的主要工作4第2章倒立摆的建模52.1二级倒立摆的简介及物理模型52.2二级倒立摆计算机控制系统结构52.3二级倒立摆的数学模型62.4根据牛顿力学、刚体动力学列写二级倒立摆的数学模型7第3章控制策略的选择123.1MATLAB简介123.2该系统的能控、能观及稳定性的分析153.2.1系统的能控性153.2.2系统能观性173.2.3系统的稳定性173.3确定控制策略183.4控制器参数整定方法183.5通过状态反馈极点配置法来整定参数20第4章计算机仿真及结果分析234.1M

6、atlab下Simulink模块简介234.2在Simulink下的仿真244.3对仿真结果的分析31第5章结束语33致谢34参考文献3535四川理工学院本科毕业（设计）论文第1章引言1.1倒立摆研究的目的及意义在控制理论发展的过程中,一种理论的正确性及在实际应用中的可行性，往往需要一个典型对象来验证,并比较各种控制理论之间的优劣,倒立摆系统就是这样的一个可以将理论应用于实际的理想实验平台。倒立摆的典型性在于:作为实验装置,它本身具有成本低廉、结构简单、便于模拟、形象直观的特点。作为被控对象,它是一个高阶次、不稳定、多变量、非线性、强耦合的复杂被控系统,可以有效地反映出控制中的许多问题。作为

7、检测模型,该系统的特点与机器人、飞行器、起重机稳钩装置等的控制有很大的相似性。也是日常生活中所见到的任何重心在上、支点在下的控制问题的抽象。根据倒立摆系统的类型分，有以下下几类：平面摆、平行式倒立摆、柔性摆、球平衡式倒摆和悬挂式倒立摆系统；根据倒立摆的运动轨道可以分为水平式和倾斜式的两种；根据倒立摆的级数可以分为：一级倒立摆、二级倒立摆、三级倒立摆和多级倒立摆。日常生活中，有很多控制问题和倒立摆有很大的相似性