基于一级倒立摆的复合控制器设计开题报告

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1、HEFEIUNIVERSITY毕业论文（设计）开题报告题目基于一级倒立摆的复合控制器设计系另IJ电子信息与电气工程系年级专业（班级）09级自动化（1）班姓名2013/3/30合肥学院电子信息与电气工程系毕业设计〈论文》开题报告学生:论文题目«于直线一级倒立摆的复合掠制器设计导师姓名可行性方案分析研究背景、主要内容、设计方案、关键问题、吋间安排等。具体见附面。参考文献[1]固高科技公司.倒立摆系统实验指导书[M].固高科技公司，2005.[2]潘健,王俊，汤才刚.棊于倒立摆的两种控制策略的研宂[J].现代电子技术，2008(1):129-131.[3]王良顺，尹平林，代鄂东.

2、基于倒立摆的一种控制器的设计与仿真[J].计算技术与自动化，2006(1):29-31.[4]湛力，孙鹏，陈雯柏.倒立摆系统的自摆起和稳定控制[J].计算机仿真,2006,23(8):289-292.[5]王欢、朱颖、于超，直线型一级倒立摆状态反馈控制设计与实现[J],2007Vol23.No1:1-7.[6]黎君，阎世梁.一级倒立摆模糊PID控制器设计[J].国外电子测量技术，2012,31(4):50-52.开题小组及教研室意见7P题小组签名:班级：09自动化(1)班基于一级倒立摆的复合控制器设计1、研究背景倒立摆系统是一个非线性自然不稳定系统，是日常生活中许多重心在上

3、、支点在下的控制问题的抽象模型，它在控制过程中能有效地反映控制中许多抽象而关键的问题，如系统的非线性、可控性、兽棒性等问题。所以倒立摆是进行控制理论教学及开展各种控制实验的理想实验平台。作为一种控制装罝，它具有形象直观、结构简单、便于模拟实现多种不同控制方法的特点，作为一个被控对象它是一个高阶次、非线性、多变量、强耦合、不稳定的快速系统，只有采取行之有效的方法才能使它的稳定效果明了，因此对倒立摆的研究也成为控制理论中经久不衰的研宄课题。在实际生产生活屮倒立摆系统也有广泛的应用，从机器人、杂技顶杆表演，海上钻井平台系统到空间飞行器和各种伺服云台的稳定，都和倒立摆的控制有很大的

4、相似性，在自动化领域屮具有重要的价值。同时其动态过程与人类的行走姿态类似，其平衡与火箭的发射姿态调整类似，因此倒立摆在研宄双足机器人直立行走、火箭发射的姿态调整和直升飞机控制领域屮也有重要的现实意义，其控制方法和思路对这类系统以及处理一般工业过程亦有广泛的用途。2、项目研宄意义在多种控制理论与方法的研宄和应用屮，特别是在工程实践屮，也存在一种可行性的试验问题，控制理论在当前的工程技术界，主要是如何面对工程实际、面向工程应用的问题。一项工程的实施也存在一种可行性的试验问题，用一套较好的、较完备的试验设备，将其理论及方法进行有效的检验，倒立摆可为此提供一个从控制理论通往实践的桥

5、梁。由于倒立摆系统与火箭飞行和双足不行机器人的行走有很大相似性，因此倒立摆的研究对与火箭飞行以及机器人的控制等现代高科技技术的研究具有重要的实践意义。目前对倒立摆系统的研究己经引起国内外学者的广泛关注，是控制领域研究的热门课题之一。倒立摆系统稳定控制研究有重要的理论和实际意义，因此，倒立摆成为了控制理论中历久不衰的研究课题。倒立摆的研宂现在主要在各种的复合控制和智能控制方而进行研宂。3、设计方案本文设计主要以本系自动化专业实验室屮的运动控制实验室屮的固高科技直线一级倒立摆系统为实际控制对象。固高公司的GIP21002L型一阶倒立摆系统的结构原理图如图1所示，一阶倒立摆系统的

6、组成框图如图2所示。图1一阶倒立摆的结构原理图图2GIP21002L型一阶倒立摆系统组成框图系统伍括计算机、运动控制卡、伺服机构、倒立摆木体和光电码盘几大部分,组成了一个闭环系统。光电码盘1将小车的位移、速度信号反馈给伺服驱动器和运动控制卡，摆杆的位置、速度信号由光电码盘2反馈给控制卡。计算机从运动控制卡中读取实时数据，确定控制决策（小车向哪个方向移动、移动速度、加速度等），并由运动控制卡来实现该控制决策，产生相应的控量，使电机转动，通过皮带带动小车运动，保持摆杆平衡。为了实现强稳定性及鲁棒性的控制结果，我们需耍寻求有效的控制策略。但是考虑倒立摆系统本身是一个自然不稳定体，

7、在控制过程中能有效地反映控制中的许多关键问题系统，所以在满足主要控制要求的同时，满足对各种扰动的抑制以及对指令的无延时、无超调的跟踪，选择一种合适的、成功的按制策略，发展高性能的直线一级倒立摆系统已成为国内外众多学者的共识，近年来也在此问题上做出了许多的努力，有不少先进的控制策略在直线一级倒立摆系统控制领域得到了成功的应用。本设计通过对经典理论控制方法、现代理论控制方法及智能控制方法这三种方法进行分析比较，发现常见的有PTD控制、LQR控制、模糊控制等。但是在使用单个控制吋，总不能冋吋使倒立摆系统的鲁棒性和稳态误差