柔性倒立擺穩(wěn)擺控制方法研究.pdf

1、倒立擺的運行狀態(tài)同人類的行走樣子類似，其平衡時的形態(tài)與火箭發(fā)射的姿態(tài)又相通，研究具有工程意義。倒立擺系統(tǒng)具有結構簡單、構件組成參數(shù)和形狀易于改變、成本低廉，且控制效果可以通過其穩(wěn)定性直觀地體現(xiàn)出來等優(yōu)點。而其控制又涉及非線性、魯棒性、鎮(zhèn)定、隨動以及跟蹤等問題，因此對倒立擺系統(tǒng)控制方法研究具有重要的價值。
　　本論文對柔性倒立擺穩(wěn)擺控制進行研究，具體的研究工作可以歸納為以下三個方面：
　　首先，針對加入彈簧系統(tǒng)的柔性倒立擺高階

2、次、強耦合、自然不穩(wěn)定等不確定性因素，采用牛頓力學方法和拉格朗日方法建立了柔性一級倒立擺和柔性二級倒立擺的數(shù)學模型，隨后對系統(tǒng)的性能進行分析。
　　然后，針對柔性倒立擺穩(wěn)擺控制，介紹了LQR線性二次型最優(yōu)調節(jié)器及如何設計LQR控制器，介紹常規(guī)滑模變結構控制、趨近律滑模變結構控制以及變指數(shù)趨近律滑模變結構控制以及相應控制器設計。
　　最后，基于上述控制方法，分別對柔性一級倒立擺系統(tǒng)和柔性二級倒立擺系統(tǒng)進行控制器設計及仿真。通過