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摘要:倒立擺系統(tǒng)由于其具有參數(shù)易于調(diào)整、成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)，因而成為一種研究控制理論的典型的實(shí)驗(yàn)裝置。它是一個(gè)高階次、不穩(wěn)定、多變量、非線性、強(qiáng)耦合的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，在對其控制過程中可以有效反映出如魯棒性問題和非線性問題等控制中的許多關(guān)鍵問題。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，新的控制方法不斷出現(xiàn)，倒立擺系統(tǒng)作為檢驗(yàn)新的控制理論及方法有效性的重要實(shí)驗(yàn)手段得到廣泛研究。而數(shù)字設(shè)備硬件性能的提高和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的發(fā)展使得量化問題成為目前研究的焦點(diǎn)，本文正是在此情況下討論了基于一級倒立擺系統(tǒng)的量化控制研究。 首先，本論文借鑒了國內(nèi)外最新的研究成果，對一級倒立擺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)給出了原理性的說明，同時(shí)對其進(jìn)行模型構(gòu)造和分析。在對一級倒立擺系統(tǒng)建模時(shí)，我們采用了牛頓力學(xué)方法，建立了倒立擺系統(tǒng)的線性化模型，并分析出倒立擺系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和線性狀態(tài)空間方程。其次，我們提出了量化控制的理論依據(jù)。最后，分別研究了倒立擺系統(tǒng)的極點(diǎn)配置控制和量化控制的方法，并且在Simulink環(huán)境下完成倒立擺系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真，驗(yàn)證量化控制器的有效性。 關(guān)鍵詞：一級倒立擺系統(tǒng)；量化控制；Simulink
目錄 摘要 ABSTRACT 第1章 緒論-1 1.1 課題研究的背景及意義-1 1.1.1 課題研究背景-1 1.1.2 課題研究意義-1 1.2倒立擺系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀-2 1.3量化控制的理論依據(jù)-2 1.4 課題研究內(nèi)容簡介-3 1.5本章小結(jié)-3 第2章 倒立擺系統(tǒng)的模型構(gòu)建和分析-5 2.1 倒立擺系統(tǒng)介紹-5 2.1.1 倒立擺系統(tǒng)描述-5 2.1.2 倒立擺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)-6 2.2 倒立擺系統(tǒng)的模型構(gòu)建-6 2.2.1 微分方程的推導(dǎo)-6 2.2.2 系統(tǒng)物理參數(shù)-10 2.2.3實(shí)際系統(tǒng)模型-10 2.3 倒立擺系統(tǒng)的特性分析-11 2.3.1 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析-11 2.3.2 系統(tǒng)能控性和能觀性分析-12 2.4 本章小結(jié)-13 第3章 一級倒立擺的極點(diǎn)配置控制-15 3.1 狀態(tài)空間法-15 3.2 狀態(tài)空間極點(diǎn)配置控制-15 3.2.1 極點(diǎn)配置-16 3.2.2 狀態(tài)空間極點(diǎn)配置控制仿真-19 3.3 本章小結(jié)-20 第4章 一級倒立擺的量化控制-21 4.1 量化控制-21 4.2 一級倒立擺的量化控制-21 4.2.1 量化誤差-21 4.2.2 量化單位-22 4.3 量化控制仿真-22 4.4 本章小結(jié)-23 第5章 結(jié)論與展望-25 5.1 結(jié)論-25 5.2 不足之處及未來展望-25 參考文獻(xiàn)-26 致 謝-28 |
