基于一级倒立摆的量化控制研究.rar

摘要:倒立摆系统由于其具有参数易于调整、成本低廉、结构简单等特点，因而成为一种研究控制理论的典型的实验装置。它是一个高阶次、不稳定、多变量、非线性、强耦合的动态系统，在对其控制过程中可以有效反映出如鲁棒性问题和非线性问题等控制中的许多关键问题。随着科学技术的迅速发展，新的控制方法不断出现，倒立摆系统作为检验新的控制理论及方法有效性的重要实验手段得到广泛研究。而数字设备硬件性能的提高和网络控制系统的发展使得量化问题成为目前研究的焦点，本文正是在此情况下讨论了基于一级倒立摆系统的量化控制研究。

　　　首先，本论文借鉴了国内外最新的研究成果，对一级倒立摆系统结构给出了原理性的说明，同时对其进行模型构造和分析。在对一级倒立摆系统建模时，我们采用了牛顿力学方法，建立了倒立摆系统的线性化模型，并分析出倒立摆系统的传递函数和线性状态空间方程。其次，我们提出了量化控制的理论依据。最后，分别研究了倒立摆系统的极点配置控制和量化控制的方法，并且在Simulink环境下完成倒立摆系统的计算机仿真，验证量化控制器的有效性。 

关键词：一级倒立摆系统；量化控制；Simulink

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论-1

1.1 课题研究的背景及意义-1

1.1.1 课题研究背景-1

1.1.2 课题研究意义-1

1.2倒立摆系统的研究现状-2

1.3量化控制的理论依据-2

1.4 课题研究内容简介-3

1.5本章小结-3

第2章 倒立摆系统的模型构建和分析-5

2.1 倒立摆系统介绍-5

2.1.1 倒立摆系统描述-5

2.1.2 倒立摆系统结构-6

2.2 倒立摆系统的模型构建-6

2.2.1 微分方程的推导-6

2.2.2 系统物理参数-10

2.2.3实际系统模型-10

2.3 倒立摆系统的特性分析-11

2.3.1 系统稳定性分析-11

2.3.2 系统能控性和能观性分析-12

2.4 本章小结-13

第3章 一级倒立摆的极点配置控制-15

3.1 状态空间法-15

3.2 状态空间极点配置控制-15

3.2.1 极点配置-16

3.2.2 状态空间极点配置控制仿真-19

3.3 本章小结-20

第4章 一级倒立摆的量化控制-21

4.1 量化控制-21

4.2 一级倒立摆的量化控制-21

4.2.1 量化误差-21

4.2.2 量化单位-22

4.3 量化控制仿真-22

4.4 本章小结-23

第5章 结论与展望-25

5.1 结论-25

5.2 不足之处及未来展望-25

参考文献-26

致  谢-28