《毕设初稿论文环形二级倒立摆起摆控制设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕设初稿论文环形二级倒立摆起摆控制设计（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、本科毕业论文（设计）题目： 环形二级倒立摆起摆控制设计 姓 名： 杨腊 学号： 20121004156 院（系）： 自动化学院 专业： 自动化 指导教师： 贺良华 职称： 副教授 评 阅 人： 职称： 年 月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 年 月 日 学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子
2、版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、 保密 ，在_年解密后适用本授权书。2、 不保密 。（请在以上相应方框内打“”）作者签名： 年 月 日 导师签名： 年 月 日 摘 要 倒立摆系统是一种典型的多变量、非线性、强耦合、高阶次的自然不稳定系统,它的控制目标就是实现倒立摆系统各摆杆的平衡,使之没有过大震荡,并在加入随机扰动的情况下系统能够在扰动消失后迅速恢复到平衡状态。倒立摆系统的这种特性,使它成为进行控制理论研究的理想实验平台。 本文首先介绍了倒
3、立摆的发展历史、现状、控制方法，研究方向和研究意义以及在科研方面的应用，然后经过对比分析选取了一个合适的控制方法即线性二次型最优控制（LQR)和状态反馈控制结合的控制方法来设计环形二级串联倒立摆的起摆实验。 先是查找大量和倒立摆相关的资料，把做本实验需要运用的知识复习和自学一遍，参考部分倒立摆已有的程序和视频来为自己的实验做一个铺垫。做完这些准备工作后开始建立数学模型，列出动力学方程，传递函数，拉格朗日方程等，判断系统的可观可控和稳定性，然后求解，得到需要的式子。之后设计控制器，利用MATLAB语句lqr，得到线性状态反馈增益系数。之后通过simulink来建立仿真模型，与硬件设备连接，启动倒
4、立摆，通过调整模型参数的大小，来实现倒立摆的起摆稳态控制。 本实验所做的倒立摆起摆实验由于是建立在理想的数学模型之上，忽略了客观因素的影响（比如摆杆质量测量不精准，空气阻力，各种摩擦力都不计等），所以得到的结果和预计的有所差别，但从得到的结果已经可以看出来分析过程和程序设计的思路都是正确，所以说还算是一次成功的设计。 关键词：环形二级倒立摆、LQR控制算法、Matlab语句、simulink仿真 ABSTRACT Inverted pendulum system is a typical multi-variable, nonlinear, strong coupling, high orde
5、r natural unstable system, its goal is to realize the control of inverted pendulum system, the balance of the swinging rod, to make it not too big shock, and in the case of adding random perturbation system can quickly return to equilibrium state after disturbance disappeared. The characteristics of
6、 the inverted pendulum system, make it become the ideal experimental platform for control theory and research. This article first introduces the development history of inverted pendulum, the present situation, the control method, the research direction and research significance and application in sc
7、ientific research, and through comparison and analysis to select a suitable control method for the linear quadratic optimal control (LQR) control method combined with the state feedback control to design a circular secondary series inverted pendulum of the pendulum experiment. First find a lot of us
8、eful information related to inverted pendulum, the use of knowledge is needed to do this experiment again, review and self-study reference part of the inverted pendulum existing programs and video to do a foreshadowing for own experiments. After these preparations begin to establish mathematical mod
9、el and lists the dynamics equation, transfer function and Lagrange equation, etc., determine the considerable control and stability of the system, and then to solve, need formula. Then design the controller, using the MATLAB statements LQR, linear state feedback gain coefficient. After using simulin
10、k to establish simulation model, and hardware connection, start the inverted pendulum, by adjusting the size of the model parameters, to achieve the pendulum steady control of inverted pendulum. Because this piece do a handstand for swinging pendulum experiment is based on ideal mathematical model,
11、ignoring the influence of objective factors (such as beam quality measurement is not accurate, air resistance, all sorts of friction are not plan, etc.), so the result is different, and the expected but from the results can already see the analysis process and the program design idea is correct, so it is a successful design.Keywords：Ring double inverted pendulum, the LQR control algorithm, Matlab statements, simulink simulation 目 录第一章 绪论.1 1.1 研究现状及意义.1 1.1.1倒立摆的发展历史和现状.1 1.1.2 倒立摆的研究方法和意义.1 1.2 倒立摆简介和本文的研究内容. .1 1.2.1 倒立摆简介.1 1.2.2 本文的研究内容.1 第二章 系统设计的流程. .1 2.1建立数学模型.
