文档介绍：南京航空航天大学
硕士学位论文
非线性系统观测器设计及其在倒立摆控制中的应用研究
姓名:魏晓峰
申请学位级别:硕士
专业:模式识别与智能系统
指导教师:姜长生
20050201
要摘画演示。用户可以方便的通过软件谲甩鼢溘进行许算,并稻溺杓屏送在实际工程中,非线性现象是普遍存在的,随着非线性控制理论的发展,非线性控制系统的研究已经得出了不少结论。在非线性控制中,当控制所需状态反馈量无法通过直接测量得到,或者难于得到时,就需要重构系统状态,圆此非线性观测器的设计与应用一直是非线性控制中的~个重要环节。倒立摆系能有效地反映诸如可镇定性、鲁棒性、随动性以及跟踪等许多控制中的关键问题,是检验各种控制理论的理想摸型。围绕这一系统,进行了反馈线性化控制及基于非线性观测器的稳定设计。围绕倒立摆这一系统,本文首先介绍了~、二、三级倒立摆的结构以及通用数学及仿真模型,分析了倒立摆实际系统中的非线性因素。在第三章中使用反馈线性化实现了对倒立摆的控制,接下来的第四章给出了非线性观测器目前真结果的分析比较,并给出了一级倒立摆的基于线性观测器和非线性观测器的比较结果和二级倒立摆的基于观测器的滑模控制仿真结果。最后章节为实现倒立摆网络实验室,采用建立了一、二、,并且使用7⒘擞于倒立摆智能实验室的应用软件,软件具有友好的用户界面,生动的动络实验数据库管理系统以完善网络实验的管理。统是典型的非线性、强耦合、多变量和自然不稳定的系统。,就目前较为成熟的几种菲线性观测器技术,给出了仿真范例及仿关键词:倒立摆,反馈线性化,非线性观测器,网络实验,,南京航空航天大学硕士学位论文
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作者签名:刍整甄竖承诺书趔￡;圭:进行研究工作所取得的成果。尽我所知,除文中已经注明引用的内容本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件,允据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师指导下,独立外,本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体,均已在文中以明确方式标明。许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数期:日
注释表∞等价关系、等价类标量函数兄叵蛄砍睦畹际向量场对于的李括号向量场Ⅳ生成的李导数,,肥峡占分布非线性系统观测器设汁及其在倒立摆控制中的应用研究△
第一章绪论非线性观测器研究概况由于非线性现象在工程技术、经济和社会等众多领域的普遍存在,非线性系统越来越受到人们的重视,而非线性理论及其应用作为非线性学科的一个重针对一些特殊的、基本的系统,非线性控制系统早期的研究的代表性理论有以下几种:相平面法、描述函数法、绝对稳定性理论、李亚普诺夫稳定性理破,利用非线性理论构造控制器方面较新的一些成就则包括如下几个方面【】但由于实际对象的复杂性和模型以及环境、目标和任务的不确定性,非线性系统的研究还是比较困难,而且由于非线性特性千差万别,因此对非线性系统很难有统一的普遍适用的处理方法。人们开始将注意力转向一些具体的特殊的系统,针对一类特殊的非线性系统或者某些具体的非线性对象进行研究。本文中所选用的倒立摆系统就是一个典型的非线性系统,将其作为对象进行观测器的设计和基于观测器的非线性控制策略研究。状态观测器理论是随着现代控制理论的发展而建立起来的。在现代控制理论中,被控对象一般多采用状态空问的形式来描述,对线性系统更是如此,控制规则的实现和控制量的求取也都是与系统状态的获取有关。因此现代控制理论发展中自然提出了获得状态的要求,即根据过程输入输出数据估计内部状态。所谓状态观测器就是一个在物理上可以实现的动力系统,它在被观测系统的输入输出信号驱动下,产生一组输出,使得该输出能够比较好地逼近被观测系统的状态变量输出。对于线性系统,观钡魃杓评砺垡丫衔3墒焱晟啤6质生活中的实际系统几乎都是非线性的,对于非线性系统状态观测器的研究开始要组成部分,自然也引起了控制理论学者的注意。论、输入输出稳定性理论等等。而随着计算机技术的飞速发展和数学工具的突微分几何方法⒎执椒ǎ浣峁箍刂评砺非线性控制系统的镇定设计嫦低撤椒神经网络方法窍咝云涤蚩刂评砺混沌动力学方法。于上世纪年代,在年代取得了较大的进展,但由于非线性系统本身的复南京航空航天大学硕士学位论文
倒立摆系统简介行,所提出的设计方法还有:反馈线性化技术【浣峁构鄄馄鱸:】,以及基于制条件,今后非线性观测器研究的重点将是研究它的适应性条件,使之在较宽条代,麻省理工大学电机工程系设计出了单级倒立摆