倒立摆控制系统设计与仿真论文-要求与格式 _未做完
老师布置的大作业。还没有做完,做完以后再重新上传完整版。
倒立摆控制系统的设计与仿真分析研究
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1. 问题的提出
倒立摆控制系统是一个复杂的、不稳定的、非线性系统，是进行控制理论教学及开展各种控制实验的理想实验平台。对倒立摆系统的研究能有效的反映控制中的许多典型问题：如非线性问题、鲁棒性问题、镇定问题、随动问题以及跟踪问题等。通过对倒立摆的控制，用来检验新的控制方法是否有较强的处理非线性和不稳定性问题的能力。同时，其控制方法在军工、航天、机器人和一般工业过程领域中都有着广泛的用途，如机器人行走过程中的平衡控制、火箭发射中的垂直度控制和卫星飞行中的姿态控制等。
考虑倒立摆系统，原理图如图1所示。
图1 倒立摆原理
假设M = 2千克，m = 0.5千克，l = 1米，控制信号为牵引力u，忽略地面摩擦力，摆轴旋转的摩擦力，本文对该系统进行建模、控制系统设计以及控制性能进行仿真研究，对熟悉使用现代控制工程的设计方法以及MATLAB的应用具有重要的意义。
2. 系统建模
对该倒立摆系统，若定义状态变量为
,x x,x x x1 ,x2 34
输出变量为
y1 x1,y2 x x3
先利用力学知识把倒立摆的模型建立起来。
(M m)x ml Fl x g
状态量s [ Ax Bux{
y Cx Du
x
x],输出量为Y= x ,所以系统的状态方程为
T
