倒立摆的鲁棒lqr最优控制

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1、国内图书分类号：TPl3国际图书分类号：621年姓西南交通大学研究生学位论文倒立摆的鲁棒I_0R最优控制专二O一四年四月密级：公开ClassifiedIndex：U．D．C：SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesislIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIY2575336ROBUSTLQROPTIMALCONTROLoFTHEINVERTEDPENDULUMGrade：‘20llCandidate：ZengLinsenAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecia

2、lity：MechanicalandElectronicEngineeringSupervisor：AssociateProfessor．YangTiebaoAPRIL2014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．保密毋，在年解密后适用本授权书；2．不保密J，使用本授权书。(请在以上方框内打“、／”)学位论文作者签名：

3、‘雩卡棒⋯～砖饿§日期：)c『I牛．o．J牛日期：z力I坤一r’f(I【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．使得控制系统在存在不确定性和外界的扰动的情况下，仍然能使系统稳定并保持所希望的性能。2．设计最小能量的控制器是更具有实际意义，其意义在于使得控制器K的各参数值较小，利于实际控制。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

4、任将由本人承担。学位论文作者签名：曾卞幸藉日期：2c，j4。，．t4-西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要倒立摆系统是一种常见的控制理论中的实验装置。其具有非线性、多变量、高阶次和不稳定等特点，能够有效地反映鲁棒性、随动性、跟踪性能以及可镇定性等大量控制理论方面的关键问题，通过倒立摆来验证一些控制理论的正确性和在实际运用中的可行性成为控制领域研究人员普遍使用的方法。所以，倒立摆控制方法的研究成果在控制理论方面和航天航空应用领域得到了广泛的应用。在本文中研究了三种不同的一级和二级倒立摆控制方法，即标准LQR控制、鲁棒LQR控制和Hoo鲁棒LQR控制，为了比较不同的不确定性的鲁棒性和倒立摆系统

5、的鲁棒稳定性。仿真结果表明，在小车或摆杆的质量不确定性存在时，鲁棒LQR控制方法比标准LQR控制方法具有更好的鲁棒性和鲁棒稳定性。同时，在存在对摆杆或小车的外部扰动时，Hoo鲁棒LQR控制方法比鲁棒LQR控制方法具有更好的抗干扰能力。本文的主要贡献如下：基于Hoo鲁棒LQR控制方法，最小能量Hoo鲁棒LQR控制方法(ME胍)被提出：不仅保证了系统的鲁棒性和鲁棒稳定性，而且使得控制器的参数K更小，其在实际工程应用中是非常重要的。仿真结果表明，鲁棒性和控制能量之间的权衡可以通过该控制器实现。关键字：倒立摆系统；Hoo鲁棒LQR控制；鲁棒性；鲁棒稳定性西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页Abstr

6、actInvertedpendululniscommonlyusedasanexperimentaldeviceindynamicsandcontroltheory．Itisatypicalnonlinear，multivariable，highorderandinstablesystemthatcaneffectivelyverifythefeasibilityofsomecontrolmethods．Therefore，itservesasabenchmarkforothersystems，forexample，aerospaceapplicationsthatexhibitthesimi

7、lardynamicbehavior．Inthisthesis．bothsingleanddoubleinvertedpendulumarestudies、析ththreedifferentcontrollers，namelystandardLQR，robustLQRand日∞robustLQR，inordertocomparetherobustnessandrobuststabilityofth