平面二級(jí)倒立擺的控制策略研究.pdf

1、倒立擺系統(tǒng)是自動(dòng)控制領(lǐng)域典型的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,它具有多變量、非線性、強(qiáng)耦合等特點(diǎn),平面二級(jí)倒立擺是倒立擺系統(tǒng)中較難控制的一種,對(duì)它的穩(wěn)定控制在工程上具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
　　本文以平面二級(jí)倒立擺為研究對(duì)象,進(jìn)行了倒立擺穩(wěn)定控制策略研究,設(shè)計(jì)了四種可穩(wěn)定倒立擺系統(tǒng)的控制器,并用MATLAB仿真驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)控制器的有效性。運(yùn)用分析動(dòng)力學(xué)方法對(duì)倒立擺建立數(shù)學(xué)模型,并在平衡位置線性化處理得到系統(tǒng) X、Y兩個(gè)方向解耦的多變量線性化模型。在此基礎(chǔ)上

2、,本文首先設(shè)計(jì)了平面二級(jí)倒立擺的三回路PD控制器,并利用極點(diǎn)配置方法確定控制器參數(shù),實(shí)現(xiàn)了多變量系統(tǒng)的 PID控制。接著將性能協(xié)調(diào)因子引入二次型最優(yōu)控制理論中,設(shè)計(jì)了LQR自調(diào)整控制器。它能根據(jù)狀態(tài)變量的變化實(shí)時(shí)調(diào)整控制作用的大小,進(jìn)而對(duì)LQR輸出的預(yù)控制作用進(jìn)行優(yōu)化,改善了控制效果,并實(shí)現(xiàn)了小車位置跟蹤參考輸入。在基本模糊控制基礎(chǔ)上,本文設(shè)計(jì)了參數(shù)自調(diào)整模糊控制器,可根據(jù)誤差大小自動(dòng)調(diào)整量化因子和比例因子參數(shù),最終達(dá)到倒立擺的穩(wěn)定控制