王健新_二级倒立摆仿真研究20150521.docVIP

长江大学工程技术学院 毕业设计(论文) 题 目 名 称 二级倒立摆的仿真研究 系 部 信息系 专 业 班 级 测控技术与仪器61101班 学 生 姓 名 王健新 指 导 教 师 张国胜/讲师 辅 导 教 师 张国胜/讲师 时 间 2014年9月至2015年6月 目 录 任务书 Ⅰ 开题报告 Ⅱ 指导教师审查意见 Ⅲ 评阅教师评语 Ⅳ 答辩会议记录 Ⅴ 中文摘要 Ⅵ 外文摘要 Ⅶ 1绪论 1 1.1倒立摆系统的研究背景 1 1.2倒立摆系统的发展趋势 2 1.3倒立摆系统的研究目的及意义 3 1.4本论文主要研究内容和思想 4 2直线二级倒立摆 5 2.1二级倒立摆的实现原理 5 2.2二级倒立摆组成结构与实物模型 6 2.3数学模型的建立及系统分析 8 2.4系统可控可观性分析 15 3直线二级倒立摆MATLAB仿真 17 3.1 MATLAB/Simulink中二级倒立摆的仿真 17 3.2二级倒立摆MATLAB中控制器的设计 19 4二级倒立摆的LQR实物控制实验 24 4.1 二级倒立摆的安装 24 4.2 实物控制 265系统的异常分析与处理 31 5.1处理以及分析系统的非线性 31 5.2处理及分析系统的干扰 32 6总结与展望 33 6.1总结 33 6.2展望 34 参考文献 34 致谢 36 长江大学工程技术学院毕业设计(论文)任务书 系 信 息 系 专业 测控技术与仪器 班级 测控61101 班 学生姓名 王健新 指导教师/职称 张国胜/讲师 1．毕业设计(论文)题目：二级倒立摆的仿真研究 2．毕业设计(论文)起止时间：2014年9月1日～2015年6月1日 3．毕业设计(论文)所需资料及原始数据（指导教师选定部分） [1] 高等学校毕业设计指导手册(电子信息卷).北京:高等教育出版社,1998年 [2]史晓霞等，二级倒立摆系统数学模型的建立和意义，河北工业大学学报，2001(10):48一51。 []宋君烈等，倒立摆系统的Lagrange方程建模与模糊控制，东北大学学报，2002(4):333一337。[4]飞思科技产品研发中心，MATLAB 6.应用接口编程，电子工业出版社，2003。 [5]黄忠霖，控制系统MATLAB计算及仿真，国防工业出版社，2001。 [6] 王家文、王皓、刘海，MATLAB7.0编程基础，机械工业出版社，2005。 [7]肖伟、刘忠等，MATLAB程序设计与应用，清华大学出版社，2005。 [8] 王士同，神经模糊系统及应用，北京航天航空大学出版社，1998.6。 [9] 刘豹、唐万生，现代控制理论（第3版），机械工业出版社 2006.9。 [10]胡寿松，自动控制原理（第4版），科学出版社 2001.2。对线性倒立摆建立了完整的数学模型，解出微分方程，并写出了倒立摆系统的状态空间表达式。（）对二级倒立摆系统的结构、工作原理分析研究，建立了系统的完整数学模型（）通过系统的数学模型进行了MATLAB仿真及实时控制实验。 （）长江大学工程技术学院 毕业设计（论文）开题报告 题 目 名 称 二级倒立摆的仿真研究 系 部 信息系 专 业 班 级 测控技术与仪器 61101班 学 生 姓 名 王健新 指 导 教 师 张国胜/讲师 辅 导 教 师 张国胜/讲师 开题报告时间 2014年10月25日  二级倒立摆的仿真研究 学 生：王健新，信息系 指导教师：张国胜，信息系 一、题目来源 本题目来源于社会实践。 二、研究（设计）目的和意义 倒立摆是机器人技术理论控制、计算机控制等多个领域技术的有机结合，其本身又是个绝对不稳定、多变量、高阶次、强耦合的非线性系统，可以作为一个的控制对象。最研究始于世纪年代，（MIT）麻省理工学院的控制论cybernetic）专家火箭发射助推器原理设计出一级倒立摆实验。近年来，新的控制方法，人们通过倒立摆这样一个典型的控制对象，检验新的控制方法是有较强的处理多变量和绝对不稳定系统的能力，从而找出最优秀的控制方法。 倒立摆系统作为研究控制理论中的一种理想的实验手段，为自动控制理论的实验、教学和科研构建一个良好的实验平台，用来检验某种方法或控制理论的典型方案，促进控制系统新理论、新思想的发展。迅猛发展的控制理论，为倒立摆系统提供了坚实的基础，同时倒立摆系统人们发现是检验控制理论的好系统，这导致倒立摆成了科学界检验控制能力的一种标准模型。 由于控制理论的应用广泛，具有广阔的利用开发前景。平面倒立摆可以真实的模拟火箭飞行控制和步行机器人的稳定控制。因此，倒立摆系统成为