多功能垂直式雙支點旋轉(zhuǎn)型倒立擺控制研究.pdf

1、在多種控制理論與方法的研究和應(yīng)用中，特別是在工程實踐中，存在一種可行性的試驗問題，即：將其理論與方法得到有效的檢驗。倒立擺模型的控制可以為此提供一個從控制理論通往實踐的橋梁。此系統(tǒng)可以對多種控制理論進(jìn)行驗證，分析控制理論的可控性，穩(wěn)定性等性能指標(biāo)。因為倒立擺是一個典型快速、多變量、嚴(yán)重自不穩(wěn)定、非線性的高階系統(tǒng)，因而成為學(xué)習(xí)與研究現(xiàn)代控制理論最為合適的實驗裝置之一。它的仿真或?qū)嵨锟刂茖嶒炇强刂祁I(lǐng)域中用來檢驗?zāi)撤N控制理論或方法的典型方案。

2、 作為一個高階、非線性不穩(wěn)定系統(tǒng)，倒立擺的穩(wěn)定控制相當(dāng)困難。本文對它的機(jī)械部分、電路部分、控制方法等方面進(jìn)行了分析討論。在第一章中，簡要的介紹一下有關(guān)本文所論述的倒立擺系統(tǒng)現(xiàn)狀、控制理論在現(xiàn)階段的應(yīng)用及發(fā)展?fàn)顩r，且介紹了倒立擺控制理論的歷史背景。在第二章中，根據(jù)倒立擺的系統(tǒng)及經(jīng)驗學(xué)習(xí)，從倒立擺系統(tǒng)的機(jī)械部分：指步進(jìn)電機(jī)的功率的計算及型號的選擇，同時也要選擇其相匹配驅(qū)動器；過渡軸的強(qiáng)度計算；齒輪的參數(shù)設(shè)計等入手，展開各部分的詳細(xì)設(shè)

3、計。電氣設(shè)計包括對主要芯片的介紹及主要電氣元件的參數(shù)及型號選擇，而且對系統(tǒng)電路進(jìn)行設(shè)計。第四章，對整個倒立擺進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，得到倒立擺的數(shù)學(xué)形式后，再對系統(tǒng)在數(shù)學(xué)上進(jìn)行可控制性分析，證明該系統(tǒng)可控性及可觀測性。在第五章，先是根據(jù) T-S 模型模糊控制理論的控制原理，根據(jù)所劃分的模型子空間計算每個子系統(tǒng)的局部反饋增益矩陣，利用解模糊方法，得到理想的控制輸出，實現(xiàn)了倒擺系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。 然后，利用 Matlab 中的 Simulink