单级倒立摆地智能控制及其GUI动画演示

《单级倒立摆地智能控制及其GUI动画演示》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、标准文档存档日期：存档编号：论文题目：单级倒立摆的智能控制及GUI动画演示姓名：XX系别：机电工程系专业：电气工程及其自动化班级、学号：指导教师：xxx实用文案标准文档摘要倒立摆系统是一个典型的快速、多变量、非线性、动态系统，对于倒立摆的控制研究无论在理论上和方法上都有深远的意义。本文主要研究内容是：首先概述自动控制的发展和倒立摆系统研究的现状；介绍倒立摆系统硬件组成，对单级倒立摆模型进行建模，并分析其稳定性如何构成；研究倒立摆系统的几种控制方式，并设计出对应的控制器，以MATLAB软件为平台为，经行大量的模拟仿真实验，对不同控制方法的效

2、果及优缺点作出总结；利用MATLAB软件中的GUI组件设计出模拟的倒立摆系统演示系统，让大家能直观的了解控制方法的作用。关键词：倒立摆，PID控制器，MATLAB，GUI实用文案标准文档AbstractInvertedPendulumSystemisatypicalmultivariable,nonlinear,fast,dynamicsystem.Oninvertedpendulumcontrolbothintheoryandmethodologywillhavefar-reachingsignificance.Themainresea

3、rchcontentofthisarticle:RoughlydescribethecurrentsituationofresearchofautomaticcontrolandInvertedPendulumSystem,introducethehardwarecomponentsofInvertedPendulumSystem,modeltheSingleInvertedPendulumSystemandanalyzetheformationofthestability.ResearchonseveraltypesofInverted

4、PendulumSystemcontrolling,anddesignthededicatedcontrollerforcorrespondingtype.BasedonmasstestresultonMalatbplatform,summarizetheadvantagesanddisadvantagesofdifferenttypeofcontrolling.UsingtheGUIcomponentofMalatbSoftwaredesignthemimeticdemosystemofInvertedPendulumSystem.In

5、ordertoleteveryonecanintuitiveunderstandtheroleofcontrolmethod.Keywords:InvertedPendulum,PIDController,Malatb,GUI实用文案标准文档目录摘要IAbstractII1绪论11.1课题研究背景及意义11.2倒立摆系统介绍及其研究意义11.3本论文的主要工作22单级倒立摆的数学模型32.1模型的推导原理32.2单级倒立摆系统描述32.3单级倒立摆系统数学建模42.4本章小结53最优控制方法设计63.1最优控制概述63.2最优控制器的设计

6、73.3最优控制MATLAB仿真103.4本章小结144单级倒立摆的PID控制系统设计154.1PID控制概述154.2PID控制系统设计的原理164.3摆杆角度控制174.4小车位置控制184.5PID控制算法的MATLAB仿真194.6本章小结235基于GUI的倒立摆LQR控制动画演示245.1GUI介绍24实用文案标准文档5.2演示程序的构成245.3主程序的实现245.4演示界面的设计255.5演示过程265.6本章小结276结论28致谢29参考文献30附录32实用文案标准文档1绪论1.1课题研究背景及意义控制理论的发展，起于“经

7、典控制理论”。早期最有代表性的自动控制系统是18世纪的蒸汽机调速器。20世纪前，主要集中在温度、压力、液位、转速等控制。20世纪起，应用范围扩大到电压、电流的反馈控制，频率调节，锅炉控制，电机转速控制等。二战期间，为设计和制造飞机及船用自动驾驶仪、火炮定位系统、雷达跟踪系统及其他基于反馈原理的军用装备，促进了自动控制理论的发展。至二战结束时，经典控制理论形成以传递函数为基础的理论体系，主要研究单输入-单输出、线性定常系统的分析问题。经典控制理论的研究对象是线性单输入单输出系统，用常系数微分方程来描述。它包含利用各种曲线图的频率响应法和利用

8、拉普拉斯变换求解微分方程的时域分析法。这些方法现在仍是人们学习控制理论的入门之道[1][5][6]。1.2倒立摆系统介绍及其研究意义倒立摆控制系统[2]是一个非线性动态系统,是作为理论教学及开