文档介绍：湘潭大学
毕业论文(设计)任务书
论文(设计)题目:基于LMI的单级倒立摆鲁棒控制器设计
学号: 2007550431 姓名: 柯建专业: 自动化
指导教师: 兰永红系主任: 易灵芝
一、主要内容及基本要求
倒立摆控制系统是一个典型的高阶次、不稳定、多变量、非线性和强耦合控制系统,它的稳定控制是控制理论应用的一个典型范例。倒立摆系统存在严重的不确定性,一方面是系统的参数的不确定性,一方面是系统的受到不确定因素的干扰。通过对它的研究不仅可以解决控制中的理论问题,还能提供一个从理论到实践的桥梁。
熟悉单级倒立摆系统的组成、工作原理;分析单级倒立摆的工作原理和非线性数学模型,在MATLAB环境下建立单级倒立摆仿真模型;了解鲁棒控制器和线性矩阵不等式,学会解线性矩阵不等式。利用解线性矩阵不等式设计单级倒立摆的鲁棒控制器;在非脆弱情况下,利用线性矩阵不等式设计单级倒立摆的鲁棒控制器。
二、重点研究的问题
(1)熟悉单级倒立摆系统的组成、工作原理;
(2)熟悉软件MATLAB,并会用simulink仿真,同时学会解线性矩阵不等式等一些常用的控制语句进行编程;
(3)分析单级倒立摆非线性数学模型,在MATLAB环境下建立单级倒立摆仿真模型;
(4)分析单级倒立摆的鲁棒控制曲线;
(5)利用解线性矩阵不等式设计单级倒立摆的鲁棒控制器。
三、进度安排
序号
各阶段完成的内容
完成时间
1
查阅有关资料、熟悉MATLAB软件
-
2
开题报告、制订设计方案
-
3
仿真模型建立
-
4
仿真调试、分析等
-
5
写出毕业设计说明书初稿
-
6
修改,写出毕业设计说明书第二稿
-
7
写出毕业设计说明书正式稿
-
8
答辩
2011年5月
四、应收集的资料及主要参考文献
[1] 申铁龙. 控制理论与应用[M] . 北京:清华大学出版社,1996 :54 – 61
[2] 俞立. 鲁棒控制-线性矩阵不等式处理方法[M].北京:清华大学出版社,2002.
[3] 林瑞全,。控制理论的非脆弱控制的研究[J].控制与决策,2004,19(5):598-600.
[4] 张志涌, .北京:北京航空航天大学出版社,2010
[5] 赵广元. MATLAB与控制系统仿真实现. 北京:北京航空航天大学出版社,2009
目录
摘要 II
Abstract II
第一章引言 3
3
2
鲁棒控制理论发展概述 4
第二章基础知识 5
5
7
MATLAB简介及基础知识 9
第三章倒立摆的鲁棒控制器设计 10
10
的状态反馈控制器的设计 11
13
第四章非脆弱性鲁棒控制器设计 18
18
19
20
参考文献 25
附录 26
基于LMI的单级倒立摆鲁棒控制器设计
摘要
倒立摆控制系统是一个典型的高阶次、不稳定、多变量、非线性和强耦合控制系统,它的稳定控制是控制理论应用的一个典型范例。倒立摆系统存在严重的不确定性,一方面是系统的参数的不确定性,一方面是系统的受到不确定因素的干扰。通过对它的研究不仅可以解决控制中的理论问题,还能提供一个从理论到实践的桥梁。
本文利用线性矩阵不等式方法设计状态反馈控制器,给出系统具有性能的线性矩阵不等式的条件,并用倒立摆系统实例及其仿真来验证设计方法的有效性和优越性。研究了控制器增益在加法式摄动下的非脆弱鲁棒控制问题,基于线性矩阵不等式(LMI)理论。提出了非脆弱鲁棒控制器存在的充分条件,将具有控制器增益不确定性的非脆弱鲁棒控制器设计问题,化为具有线性矩阵不等式约束和线性目标函数的凸优化问题求解,得到了一种非脆弱鲁棒状态反馈控制器的简化设计方法。在设计状态反馈控制器时,ati方程的方法。因而对广义被控对象来说,评价指标的确定就成为系统设计的关键,本文在理论分析和仿真中对它的实现做了分析,得出了比较合理的参数,保证了设计状态反馈控制器的合理和有效性。
关键词:控制;倒立摆;状态反馈;非脆弱控制; 增益摄动;