文档介绍：本科毕业设计(论文)
题目:二级倒立摆系统的LQR
控制算法研究
(论文)题目: 二级倒立摆系统的LQR控制算法研究
: 本课题来源于西安工业大学机器人实验室的倒立摆实验台。倒立摆系统是一个多变量、快速、非线性和自然不稳定系统。在控制过程中能有效地反映控制中的许多关键问题如非线性问题、系统的鲁棒性问题、随动问题、镇定问题及跟踪问题等。倒立摆在控制理论研究中是一种较为理想的实验装置。从日常生活中所见到的各种重心在上,支点在下的控制问题,到空间飞行器和各类伺服机构的稳定,都和倒立摆的控制有很大的相似性,故对其的稳定控制在实际生产和生活中有很多用场。
(论文)的主要内容(理工科含技术指标): 本题目是以倒立摆为研究对象,设计一个LQR控制器。借助Matlab语言编程,得出直线二级倒立摆LQR控制器、仿真图。修改Simulink的LQR模块中的参数,观察仿真;通过试验对系统进行仿真分析,从而得出对系统的最佳控制方案。
(含起始时间、设计地点):
按毕业设计题目的要求在毕业设计时间内完成设计内容并。
1-5周;开题,针对原理及应用、主要技术难点的收集资料,熟悉课题方案。
6-10周; 完成方案论证,确定设计方案。
10-15周;利用Matlab对系统做进一步的仿真分析,完善控制器的设计和算法,得到系统的最优控制器。
16—18周;完成所有的设计工作,整理资料,完成毕业论文,准备答辩。
(论文)的工作量要求:
①实验(时数)*或实****天数): 350小时
②图纸(幅面和张数)*: A4一张
③其他要求: 外文翻译3000字
指导教师签名: 年月日
学生签名: 年月日
系(教研室)主任审批: 年月日
说明:1本表一式二份,一份由学生装订入附件册,一份教师自留。
2 带*项可根据学科特点选填。
西安工业大学北方信息工程学院
本科毕业设计(论文)
题目:二级倒立摆系统的LQR
控制算法研究
系别电子信息工程系
专业电气工程及其自动化
班级 B070307
姓名龙仕
学号 B07030711
导师张荷芳焦灵侠
2011 年 6 月
二级倒立摆系统的LQR控制算法研究
摘要
倒立摆系统是一个非线性自然不稳定系统,是验证各种控制理论和方法有效性的典型理想模型,许多抽象的控制概念如控制系统的稳定性、系统收敛速度等,都可以通过倒立摆系统直观的表现出来。最近几年一直是控制领域研究的热点。对倒立摆系统的研究不仅具有很重要的理论意义,而且在航天科技和机器人学等领域中也有现实指导性意义。
本文以固高公司直线倒立摆为研究对象,对直线二级倒立摆系统进行分析,运用Matlab实时控制软件对模型进行控制算法的仿真,得出相应结论。
本文以最优控制理论为原理,设计出LQR控制器,进行了倒立摆系统的LQR控制算法的研究。对二级倒立摆的状态方程、系统的稳定性及可控性做了详细的分析,运用最优控制理论,探讨了加权矩阵Q和R的选取方法。介绍了如何利用Matlab建立倒立摆系统模型,进行了二级倒立摆的LQR控制器的设计与仿真,通过改变Simulink的LQR中态空间模块的参数,得出最好的控制效果。
关键词:直线倒立摆;LQR算法;控制;仿真
Research on LQR Control Algorithm of the Double Inverted Pendulum System
Abstract
The inverted Pendulum systerm is a nonlinear unstable natural system, in the controlling process, it can effectively reflect many key problems such as stability and tracking in control and so on . In resent years, always is a study hotspot in control field. Studying on inverted Pendulum not only has a very important theory significance, but also has a realistic directory mean in aerospace science and technology and robotics.
This dissertation, based on the linear inverted Pendulum of Pany, has analysised t