文档介绍：大连民族学院本科毕业设计（论文）
卡尔曼滤波器在倒立摆中的应用
学院（系）：机电信息工程学院
专业：自动化
学生姓名：赵明明
学号：2007023424
指导教师：杜海英
评阅教师：
完成日期：2011年6月
大连民族学院tterthanbefore,,intheabovetheorybasis,werefertotheactualsystemparametersinvertedpendulum,realizedtheplanelevelinvertedpendulumsystemofphysicalexperiment.
Conclusionbasedonkalmanfilteringprovedtheoptimalcontrolsystemgreatlyreducesthenoiseonthesystemhasverygoodeffect,andimprovethesystemstabilityandrobustnessandadaptability.
KeyWords：invertedpendulum;kalmanfilter;Linearoptimalsecondcontroller
卡尔曼滤波器在倒立摆中的应用
卡尔曼滤波器在倒立摆中的应用
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目录
摘要I
AbstractII
绪论1
平面倒立摆系统建模5
平面倒立摆的线性二次最优控制11
平面一级倒立摆的LQR控制器设计12
卡尔曼滤波器在倒立摆中的应用15
系统仿真实验与性能分析20
调试22
仿真曲线及其性能分析23
结论29
参考文献30
附录30
致谢34
卡尔曼滤波器在倒立摆中的应用
卡尔曼滤波器在倒立摆中的应用
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卡尔曼滤波器在倒立摆中的应用
卡尔曼滤波器在倒立摆中的应用
绪论
随着现代科学技术的发展，控制工程所面临的问题变得越来越复杂。实际的工程控制系统，由于种种原因存在一定的不确定性，而如何处理被控对象的不确定性一直是个有待研究的问题。倒立摆是控制理论的一个理想实验平台，针对其不确定性研究具有理论和实际的意义。倒立摆系统现在已被公认为是自动控制理论中典型的实验设备，也是控制理论在教学和科研中极具典型的物理模型。倒立摆不仅仅是一种优秀的教学实验仪器，同时也是进行控制理论研究的理想的实验平台。由倒立摆系统本身具有的高阶次、不稳定、多变量、非线性和强耦合特性等特性，例如双足行走的机器人与火箭垂直姿态和许多其他控制对象的最简单最理想的模型，现在许多控制理论研究人员已把它视为典型的研究对象，并用它来描述线性和非线性控制领域中的变结构控制、无源性的控制、自由行走、非线性观测器和非线性模型降阶等控制理论的思想，并且不断地挖掘出新的控制理论和控制方法，其相关成果已经在航空航天和机器人学等方面得到广泛的应用。我们可以看到，倒立摆控制系统的研究既具有深远的理论价值和实际意义，同样具有重要工程的背景和实际的意义，可以提供从控制理论通往实践现实的一座桥梁。
倒立摆开始于火箭发射器，最初的研究始是在二十世纪50年代，由美国的麻省理工学院控制理论的专家根据火箭发射助推器的原理设计出了一级倒立摆的实验设备。倒立摆的控制技巧同杂技运动员倒立平衡表演有很多相似之处，这表明一个不稳定的被控对象，是可以通过人的直觉，来采取定性的手段，使之具有良好的稳定性。
从日常生活中我们所见到的任何重心在上支点在下的的物体控制问题，到空间飞行器和各类伺服云台的稳定问题，都和倒立摆的控制具有很大相似之处，所以对其的稳定性控制在实际生活中也有很多得用场，例如中国海上钻井平台的稳定控制、卫星发射架的稳定控制、火箭的姿态控制、飞机的安全着陆、化工的生产过程控制等都属于这类问题。针对上述的实际问题，启发了我们要通过智能控制方法对倒立摆系统进行控制。所以我们对倒立摆系统的原理问题的研究具有重要的理论和实际意义，现在已成为控制理论中经典的研究课题。
倒立摆系统简介
在控制理论发展的过程中，某一理论的正确性及其在实际应用中的可行性需要