文档介绍：1. 毕业设计(论文)题目: 二级倒立摆系统的 LQR 控制算法研究 2. 题目背景和意义: 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。 3. 设计( 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 LQ R 控制器。借助 Matla b 语言编程, 得出直线二级倒立摆 LQ R 控制器、仿真图。修改 Simulin k 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。 4. 设计的基本要求及进度安排(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。 5. 毕业设计(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 I 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 LQ R控制器,进行了倒立摆系统的 LQ R 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 Matla b建立倒立摆系统模型,进行了二级倒立摆的 LQ R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 II Research on LQR C ontrol A lgorithm of the D ouble I nverted P endulum S ystem A bstract The inverted Pendulum syster m isa nonlinear unstable natur al system , in the controlling process, it can effectively refle ct many key p roblems such as stability and tracking inc ontrol and soon. In resent years, always isa study hotspot in control field .S tudying on inverted Pendulum not only has a very important theory significance, but also has a realistic dire c tory mean in aerospace science and technology and robotics. This dissertation, based on the linear inverted Pendulum of Pany, has analysised the double in