二級倒立擺控制方法研究.pdf

1、二級倒立擺能有效地反映諸如隨動性、魯棒性、跟蹤性能以及可鎮(zhèn)定性等許多自動控制領域中的關鍵問題,通過倒立擺來檢驗控制方法對不穩(wěn)定性、非線性和快速性系統(tǒng)的處理能力成為控制領域學者經常使用的方法。對倒立擺的控制方法也在軍事、航天、機器人等領域得到廣泛的應用。
　　 本文闡述了倒立擺控制系統(tǒng)的研究背景和發(fā)展現(xiàn)狀。應用拉格朗同函數(shù)建立了二級倒立擺控制系統(tǒng)的數(shù)學模型(狀態(tài)方程)的建立,并利用現(xiàn)代控制理論分析二級倒立擺系統(tǒng)的可控性、能觀性和穩(wěn)

2、定性,同時確定了二級倒立擺控制條件。研究了極點配置控制方法,完成了二級倒立擺極點配置控制方法的實驗,實現(xiàn)了二級倒立擺實時控制。在此基礎上采用了單純形優(yōu)化算法和ITAE(Integrated Time& Absolute Error)性能指標,對極點配置方法求得的控制器參數(shù)進行優(yōu)化,設計了對于任意選取極點的配置方法參數(shù)優(yōu)化的計算機程序,簡化了控制器參數(shù)求取過程,極大地提高了參數(shù)求取的效率,并對所求得的參數(shù)進行了控制實驗,說明了優(yōu)化算法的有

3、效性。針對二級倒立擺系統(tǒng)還研究了滑模變結構控制方法,并對滑模變結構控制算法中的控制器參數(shù)采用與極點配置算法相同的性能指標和優(yōu)化算法進行優(yōu)化,也取得明顯的優(yōu)化效果,設計了任意選取的滑模變結構參數(shù)優(yōu)化的計算機程序,實現(xiàn)了控制器參數(shù)自動求取,并對所求得的參數(shù)進行了控制實驗,實驗表明所采用的優(yōu)化方法對變結構控制同樣有效。
　　 仿真和實物實驗結果證明,本文所闡述的控制器參數(shù)求取方法是獲得倒立擺系統(tǒng)控制器參數(shù)的一種有效方法,此方法可以推廣