车摆系统平衡控制方法研究 (含MATLAB程序)

车摆系统平衡控制方法研究 (含MATLAB程序)(任务书,开题报告,外文翻译,论文12200字,MATLAB程序)
摘 要
车摆系统是典型的非线性自不稳定系统，在航空航天、双足直立行走机器人的控制等方面具有重要研究意义，一直是人们广泛研究的一种机械系统。车摆系统的核心内容是控制器的设计，当前比较典型的控制器设计理论主要有状态空间极点配置、PID控制、最优控制、模糊控制、鲁棒控制和神经网络控制等。
本论文以小车单摆系统作为被控对象，介绍了小车单摆系统的控制器设计过程。首先建立了小车单摆系统的数学模型，并进行了能控性和能观性分析。之后，本论文分别采用状态空间极点配置法和LQR最优控制算法对系统进行控制器的设计。在控制器的设计过程中，采用MATLAB仿真软件的SIMULINK工具箱对系统进行仿真。仿真结果验证了两个控制器的有效性，表明两种方法所设计的控制器都可以使车摆系统达到平衡状态。
关键词：小车单摆；极点配置；LQR方法；MATLAB
 
Car pendulum method of balance control system
Abstract
Car pendulum system is a typical nonlinear self unstable systems in the aerospace, upright bipedal walking robot control has an important significance, has been widely studied as a mechanical system. Car pendulum system is the core of the controller design, The current typical controller design theory mainly include state space pole assignment, PID control, optimal control, fuzzy control, robust control and neural network control, etc. [版权所有：http://DOC163.com]
In this thesis, the car pendulum system as a controlled object, introduced the car pendulum system controller design process. Pendulum system was first established mathematical model of the car and conducted controllability and observability analysis. After this paper were used state-space pole placement method and the LQR optimal control algorithm of the system controller design. In the controller design process, using simulation software MATLAB SIMULINK toolbox for system simulation. Simulation results demonstrate the effectiveness of the two controllers, two methods showed that the controller can make the car pendulum system to reach equilibrium.
Key Words:The car pendulum system; Pole assignment; LQR method; MATLAB
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目 录
摘 要    I
Abstract    II

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第一章 绪论    1
1.1 国内外研究现状：    1
1.2 本文研究的主要内容及完成的主要工作    4
第二章 车摆系统的模型建立    5
2.1系统建模    5
2.2系统分析    9
2.2.1 小车单摆系统的开环稳定性    9
2.2.2 小车单摆系统的 能控性分析    9
2.2.3 小车单摆系统的能观性分析    10
2.2.4 MATLAB下判断系统能控性和能观性    11
第三章 小车单摆系统的控制器设计及仿真    13
3.1基于极点配置法的控制器设计及仿真    13
3.1.1 极点配置法的基本原理    13
3.1.2 基于极点配置法的车摆控制器设计    14
3.1.3 基于极点配置法的车摆系统控制仿真    14
3.2基于LQR方法的控制器设计及仿真    18
3.2.1 LQR方法的基本原理    18
3.2.2 基于LQR方法的车摆控制器参数选取    20
3.2.3 基于LQR方法的车摆系统控制仿真    20 [版权所有：http://DOC163.com]
第四章 结论    25
参考文献    26
致  谢    28