单级倒立摆的控制方法研究-毕业设计论文

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1、单级倒立摆的控制方法研究信息科技学院电子信息工程专业摘要：自然界屮的许多系统都是非线性的，单级倒立摆系统(SingleLevelInvertedPendulumSystem)就是一个典型多变量、不稳走和强耦合的非线性系统。它的这些特性使得许多抽象的控制理论概念如系统稳定性、可控性等等，都可以通过中.级倒立摆系统实验直观的表现出来。而作为实验装貫，倒立摆又具有成本低廉、结构简单、便于模拟、形象直观的特点。因此，目前许多控制理论的研究人员一直将它视为典型的研究对象，用于验证控制方法的正确性。本设计昏先建立倒立摆系统的数学模型，在熟悉线性系统的基本理论和非线性系

2、统线性化的基本方法的基础上确定研宂方案和实施的控制方法，即单级倒立摆的全状态反馈控制。通过MATLAB软件对倒立摆进行仿真实验，实现了倒立摆的平衡控制。仿真实验验证了本文提出的控制方法的正确性和可行性。关键词：单级倒立摆；控制方法；非线性；MATLAB；仿真ControlMethodsStudyofSingleLevelInvertedPendulumSystemSunYingmin,MajorinElectronicInformationEngineering，CollegeofInformationScienceandTechnologyAbstrac

3、t:ManyofthenaturalworldSystemarenonlinear,andSinglelevelInvertedPendulumSystemisatypicalvariable，stableandstrongcouplingnonlinearSystem.Thesepropertiesmakemanyabstractconceptsofcontroltheorysuchasstability，controllabilityandsoon,canallintuitiveexpressioncomesoutthroughthesingleinv

4、ertedpendulumsystemexperiment.And，asanexperimentaldevice，ithassomecharacteristicsuchaslowcost,simpleinstructure，convenientinsimulation，imageintuitively.Therefore，nowmanytheresearchersofcontroltheoryarealwaystakeitasthetypicalresearchobject，usingtoprovethecorrectnessofthecontrolmet

5、hod.Inthispaper，firstofalltobuildingtheinvertedpendulummathematicsmodel，onthebasicofthefamiliarwiththebasictheoryoflinearsystemandthebasicmethodsofnonlinearsystemlinearization,determiningthesystemprogramoftheresearchandtheimplementationofthesystemcontrolmethod，astheallstatefeedbac

6、kcontrolofsinglestageoftheinvertedpendulum.ThroughtheprogrammingsoftwareMATLABsimulationexperiment，realizethebalancecontroloftheinvertedpendulum.Theexperimentalresultsverifythevalidityandfeasibilityofthecontrolmethodinthispaper.Keywords:SingleInvertedPendulumSystem；controlmethod；n

7、onlinear；MATLAB；simulation目录1绪-论11.1倒立摆系统的研究背景及意义21.2■、/•手系统国内外研九现状31.3倒立摆控制方法的发展趋势51.4论文的主要内容62单级倒立摆的系统建模72.1数学模型建立的基本方法72.1.1数学模型的基本概念72.1.2数学建模的基本概念82.1.3建立数学模型的基本方法92.2单级倒立摆系统的模型建立102.2.1运动分析102.2.2状态方程122.3系统的稳定性分析13单级倒立摆系统的控制方法153.1系统概述153.2控制方法概述153.2.1线性系统理论控制方法153.2.2预测控制

8、方法163.2.3智能控制方法163.3LQR理论控制173.4极