matlab仿真 毕设

内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书（毕业论文）题目：倒立摆现代控制理论研究学生姓名：秦祯学号：0705106128专业：自动化班级：自2007-1班指导教师：刘慧博副教授内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）I倒立摆现代控制理论研究摘要倒立摆系统是一个复杂的非线性、强耦合、多变量和自不稳定系统。在控制工程中，它能有效地反映诸如可镇定性、鲁棒性、随动性以及跟踪性等许多控制中的关键问题，是检验各种控制方法的理想工具。理论是工程的先导，它对倒立摆系统的控制研究具有重要的工程背景，单级倒立摆与火箭的飞行有关，二级倒立摆与双足机器人的行走有相似性，日常生活中的任何重心在上，支点在下的问题都与倒立摆的控制有极大的相似性，所以对倒立摆的稳定控制有重大的现实意义。迄今，人们已经利用古典控制理论、现代控制理论及多重智能控制理论实现了多种倒立摆系统的稳定控制[5]。倒立摆的控制方法有很多，如状态反馈控制，经典PID控制，神经网络控制，遗传算法控制，自适应控制，模糊控制等。其控制方法已经在军工、航天、机器人和一般工业过程等领域得到了应用。因此对倒立摆系统的控制研究具有重要的理论和现实意义，成为控制领域中经久不衰的研究课题。本文是应用线性系统理论中的极点配置、线性二次型最优（LQR）和状态观测器等知识，设计了倒立摆系统线性化模型的控制器，通过MATLAB仿真，研究其正确性和有效性。通过分析仿真结果，我们知道了，状态反馈控制可以使倒立摆系统很好的控制在稳定状态，并具有良好的鲁棒性。关键词：倒立摆；现代控制；Matlab仿真；内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）IIModernControlTheoryOfInvertedPendulumAbstractInvertedpendulumsystemisacomplexnonlinearandstronglycoupled，multi-variableandunstablesystemsince．Incontrolengineering，itcaneffectivelyreflectsuchstabilization，robustness，withthemobilityofcontrolandtracking，andmanyotherkeyissue，Itisthetestidealforavarietyofcontrolmethods．Theoryistheprojectleader，invertedpendulumcontrolsystemalsohasimportantengineeringresearchbackground，invertedpendulumwithsingle-stagerelatedtorocketfortheflight，Invertedpendulumandbipedwalkingrobotsimilarnatureinanylifeinthecenterofgravity，thefulcruminthenextissuewiththeinvertedpendulumcontrolhasagreatsimilarity，sothestabilitycontrolofinvertedpendulumsignificantpracticalsignificance.Sofar，ithasbeentheuseofclassicalcontroltheory，moderncontroltheoryandcontroltheoryofmultipleintelligencetoachieveavarietyofinvertedpendulumsystemstabilitycontrol[5].Invertedpendulumcontrolmethodstherearemany，suchasthestatefeedbackcontrol，theclassicPIDcontrol，neuralnetworkcontrol，geneticalgorithmcontrol，adaptivecontrol，fuzzycontrol.Thecontrolmethodhasbeeninmilitary，aerospace，roboticsandgeneralindustrialprocessesandotherareashavebeenintendeduse.Therefore，thecontrolofinvertedpendulumsystemresearchhasimportanttheoreticalandpracticalsignificance，ofbecomingenduringresearchtopicsinthefield.Thisistheapplicationofthetheoryoflinearsystemspoleplacement，linearquadraticoptimal(LQR)andthestateobserverofsuchknowledge，thedesignofthelinearinvertedpendulummodelofthecontroller，throughsimulationtostudythecorrectnessandeffectivesex.ByanalyzingtheresultsofMATLABsimulation，statefeedbackcontrolcanmakeagood内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）IIIcontrolofinvertedpendulumsysteminastablestate，andhasgoodrobustness，stabilitycontrolfeatures.Keywords:Invertedpendulum；Moderncontrol；Matlabsimulation；内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）IV目录摘要.........................................................................................................................................IAbstract......................................................................................................................................II第一章绪论..............................................................................................................................11.1倒立摆系统模型简介..................................................................................................11.2倒立摆研究的背景与意义..........................................................................................21.3国内外研究现状、水平和发展趋势..........................................................................31.3.1倒立摆和控制理论的发展...............................................................................31.3.2倒立摆的控制方法...........................................................................................41.3.3倒立摆的发展趋势...........................................................................................51.4本论文的主要工作介绍..............................................................................................6第二章一级倒立摆的数学模型建立及其性能分析..............................................................72.1系统的组成.................................................................................................................72.2一级倒立摆数学模型的建立.....................................................................................82.2.1数学模型的建立..............................................................................................82.2.2系统的结构参数..............................................................................................92.2.3用牛顿力学方法来建立系统的数学模型......................................................92.2.4一级倒立摆的性能分析[7].............................................................................132.3本章小结...................................................................................................................15第三章现代控制理论在倒立摆控制中的应用....................................................................163.1自动控制理论的发展历程.......................................................................................163.2经典控制理论...........................................................................................................18内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）V3.2.1PID控制现状..................................................................................................183.2.2PID控制的基本原理......................................................................................183.2.3常用PID数字控制系统......