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摘要：吊車-雙擺系統(tǒng)是一種各個(gè)環(huán)節(jié)之間擁有較強(qiáng)聯(lián)系的變量較多的非線性被控系統(tǒng)，在自動(dòng)控制領(lǐng)域有著非常重要的作用。本論文在參考大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，采用PID與LQR控制理論研究吊車-雙擺系統(tǒng)的控制算法問(wèn)題，主要研究問(wèn)題如下： （1）本論文是為了研究在保證吊車效率與安全的前提下，哪一種控制可以達(dá)到最優(yōu)。 （2）對(duì)LQR系統(tǒng)與PID系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，對(duì)PID控制與LQR控制進(jìn)行了大量科普，對(duì)兩種控制的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了介紹，并在理論基礎(chǔ)上對(duì)LQR控制與PID控制進(jìn)行了對(duì)比。同時(shí)運(yùn)用牛頓力學(xué)與拉格朗日定律結(jié)合數(shù)學(xué)分析來(lái)進(jìn)行建模，從而得出狀態(tài)空間方程。 （3）大致介紹了Simulink系統(tǒng)，簡(jiǎn)單說(shuō)明了S函數(shù)的編寫，因本文要探究PID控制與LQR控制哪一個(gè)可以得出最優(yōu)解，本次研究可以通過(guò)改變S的賦值，從而讓系統(tǒng)在LQR控制與PID控制之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。運(yùn)用Matlab與Simulink對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果證明：相比PID控制，LQR控制更能滿足最優(yōu)解的條件。
關(guān)鍵詞：LQR控制系統(tǒng)；PID控制系統(tǒng)；Matlab；S函數(shù)
目錄 摘要 Abstract 1.緒論-1 1.1吊車-雙擺系統(tǒng)的背景及意義-1 1.1.1吊車-雙擺系統(tǒng)的研究背景-1 1.1.2吊車-雙擺系統(tǒng)的研究意義-1 1.2吊車-雙擺系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀-3 1.3本文研究的主要內(nèi)容-4 2.預(yù)備知識(shí)-5 2.1PID控制系統(tǒng)-5 2.1.1比例環(huán)節(jié)-5 2.1.2積分控制-6 2.1.3微分環(huán)節(jié)-7 2.2LQR控制-8 2.3Simulink-11 2.4S函數(shù)-11 2.4.1S函數(shù)介紹-11 2.4.2Simulink仿真過(guò)程-12 2.4.3S函數(shù)控制流程-12 2.4.4S函數(shù)編寫-13 3.吊車-雙擺系統(tǒng)的控制算法-16 3.1問(wèn)題的提出-16 3.2吊車-雙擺系統(tǒng)的建模-16 3.3吊車-雙擺系統(tǒng)的仿真結(jié)果與分析-18 4.總結(jié)與展望-32 4.1已完成的工作-32 4.2過(guò)程中的不足-32 4.3展望-32 參 考 文 獻(xiàn)-33 致 謝-34 附 錄-35 |
