安装在两自由度平面机械臂上的倒立摆控制及其混沌现象的研究

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1、国内图书分类号：THll3国际图书分类号：621西南交通大学研究生学位论文密级：公开年级2Q!Q级姓名魏巍申请学位级别王猩亟±专业扭越工程指导老师逝进数握』擅昱2012年6月2日罢一-．t一童-=U一侄一^兰』，飞一的一宜上一研一璧的一煎象一机一现一面一沌一王湿度甚由一盈自一越两一控一在一装塞ClassificdIndex：TH13U．D．C：621SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESEARCHONTHECoNTRoLANDCHAOSoFINVEI汀EDPENDULUMMOUNTEDoNAP

2、LANEMANIPULAToRWITHTWoDEGREESoFFREEDoMGrade：2010Candidate：WEIWeiAcademicDegreeAppliedfor：MasterDegreeSpeciality：MechanicalEngineeringSupervisor：Prof．XIEJin西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可

3、以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保盔形使用本授权书。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：日期：旎级加f1．占．弓指导老师签名：掀日期：加／?·∥·乡西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1．利用固高GPIP2013型倒立摆进行了相关实验，并对实验结果进行了简要分析；2．建立了该倒立摆的运动学转换关系，改进了原产品的控制方法；3．利用运动学转换关系研究了该倒立摆的混沌现象，并应用负反馈统一控制参数方法将倒立摆的混沌运动控

4、制到不动点。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：鬓级巍日期：伽／2·；．)西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要★工程中的许多问题可以抽象为倒立摆的模型或其控制的相关问题。从动力分析的角度看，倒立摆系统是典型的非线性欠驱动系统，其动力学行为十分复杂。因此对它的研究具有重要的理论意义和实际工程意义

5、。在过去几十年里，对倒立摆系统的研究成果层出不穷。但是，研究的主要对象是直线倒立摆和旋转倒立摆上，对安装在平面直角坐标系上的倒立摆的研究较少，而对安装在平面两自由度机械臂上的倒立摆(固高GPIP2013型倒立摆)的研究更少。本文针对固高公司GPIP2013型倒立摆的控制及其混沌现象展开研究。论文的主要研究内容及成果如下：1．利用固高公司GPIP2013型倒立摆及该公司提供的控制程序进行了实验研究，对实验结果进行了简单分析，总结出了控制过程中会直接影响控制效果的参数，并讨论了这些参数发生变化时，对倒立摆的实际控制效果所产生的影响。2．对固高公司所提供的

6、GPIP2013型倒立摆原控制程序在实际控制过程中机械臂会出现不稳定运动这一现象进行了分析，提出了将安装在两自由度平面机械臂上的倒立摆控制问题转化为安装在直角坐标系两自由度平面一级倒立摆控制问题的思路，建立了运动学转换关系模型。3．利用运动学转换关系研究了GPIP2013型倒立摆控制系统中的混沌现象，提出了基于混沌负反馈控制原理的倒立摆稳定控制方法，并利用小车直线一级倒立摆模型对该方法进行了仿真，结果验证了该方法的有效性。关键词：倒立摆；控制；运动学转换；混沌；混沌控制西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页Abstract·Inengineering

7、field，manyproblemscanbeabstractedasquestionsrelatedtoinvertedpendulummodelorthecontr01．AndfromthedynamicpoiIltofview,invertedpendulumisusuallyclassifiedasatypicalmodelofnonlinearunder-actuatedsystem，SOitsdynamicbehaviorsareverycomplex．Therefore，thestudyoftheinvertedpendulumsyst

8、emhasagreatsignificanceengineeringinboththeoreticaland