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1、东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第60页毕业论文基于直线一级倒立摆的控制算法研究系别自动化工程系专业名称自动化班级学号5060127学生姓名胡超指导教师王宏伟2010年6月10日东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第60页基于直线一级倒立摆的控制算法研究摘要倒立摆系统是一个典型的多变量、非线性、强藕合和快速运动的自然不稳定系统。在控制过程中能反映控制理论中的许多关键问题，如镇定问题、非线性问题、鲁棒性问题以及跟踪问题等。对倒立摆系统的研究在理论上和工程应用上具有着深远的意义,相关的科研成果已经应用到航天科技和机器人学等诸
2、多领域。文中首先介绍了倒立摆的分类、特性、控制目标、控制方法以及倒立摆控制研究的发展及其现状。其次利用Newton力学方法推导了直线一级倒立摆的动力学模型，求出其传递函数。在此基础上本文采用经典控制方法对直线一级倒立摆进行控制，设计了常规PID控制器、双闭环PID控制器，然后在Simulink仿真平台上对这些控制算法的效果进行仿真。本文将模糊控制引入倒立摆系统，设计了并联模糊控制器的控制方案，实现了倒立摆模糊控制系统的仿真。仿真结果证明：模糊控制器不仅可以稳定倒立摆系统，还可以使小车定位在特定位置。最后对全文做了总结，并
3、提出以后工作的设想。关键词：倒立摆，建模，PID控制，模糊控制，仿真东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第60页StudyonControlMethodBasedonalinear1-stageInvertedPendulumAuthor:HuChaoTutor:WangHongweiAbstractInvertedPendulumsystemismultivariable,nonlinear,strong-couplingandinstabilitynaturally.Duringitscontrolprocess,it
4、canreflectmanycrucialquestionsinthecontroltheory,suchascalmquestion,non-linearproblem,robustquestionaswellastrackingquestionandsoon.TheresearchonInvertedPendulumsystemhastheprofoundsignificanceintheoryandprojectapplication.Thecorrelativescientificresearchachievem
5、enthasalreadyappliedtoastronauticssciencetechnologyandsubjectofrobotandsomanydomains.Theclassification,features,controltargets,controlmethods,thedevelopmentoftheresearchonInvertedPendulumcontrolanditsresearchstatushavebeentalkedaboutinthisdissertationatfirst.Then
6、,thedynamicmodeloflinear1-stageInvertedPendulumhasbeendeducedbymeansofNewtonmechanicsanditstransferfunctionhavebeenobtained.Inthepaper,theclassiccontrolmethodshavebeenstudiedtothelinear1-stageInvertedPendulumonthebasisofthemodel.WedesignedtheconventionalPIDcontro
7、lleranddoubleclosedloopcontroller.ThesimulationexperimentsresultsarepresentedusingtheSimulink.ThepaperpresentstheapplicationofthefuzzycontroltheorytheInvertedPendulumcontrolsystem,anddesignstheshunt-woundfuzzymethod.SimulationexperimentofthefuzzycontrolofInverted
8、Pendulumisverywellimplementedbyusingfuzzycontroltheory,thattheresultshowsthatitnotonlyhasquitegoodstability,butalsoisabletomakethecartofthependulummovingtothep
