直線二級倒立擺數(shù)學建模及伺服控制系統(tǒng)的實現(xiàn).pdf

1、二級倒立擺系統(tǒng)是一個對準確性、快速性要求很高的復雜的非線性不穩(wěn)定控制系統(tǒng)。自20世紀60年代后期，作為一個典型的不穩(wěn)定非線性系統(tǒng)的例證，倒立擺的概念被提出來，并得到廣泛的研究。由于倒立擺研究不僅可以解決控制中的理論問題，而且還具有基礎學科綜合應用以及重要的工程實踐意義，也是由理論通往實踐的橋梁，同時，在倒立擺的研究中仍存在著如穩(wěn)定控制、狀態(tài)解耦以及非線性處理等很多沒有解決的問題，因此，一直以來都是控制領域研究的熱門課題之一。 本

2、文對倒立擺的背景和研究現(xiàn)狀進行了總結(jié)，簡要闡述倒立擺發(fā)展不同時期的控制方法及控制結(jié)果，指出了原有控制方法的缺點和不足。針對二級倒立擺系統(tǒng)的平衡控制問題，在分析以往倒立擺系統(tǒng)各種狀態(tài)下建立的模型方程基礎上，利用拉格朗日力學理論中的能量不變原理建立了在沒有摩擦和有摩擦下的倒立擺數(shù)學模型，對所建立的系統(tǒng)方程進行了能控性分析，并依系統(tǒng)性能要求進行了線性化處理，提取出關(guān)鍵的系統(tǒng)控制狀態(tài)變量，采用現(xiàn)代控制理論及滑模變結(jié)構(gòu)控制算法進行了控制設計和系統(tǒng)

3、的實現(xiàn)，通過仿真分別對有、無摩擦兩種情況進行了算法比較分析，表明了滑?？刂票茸顑?yōu)控制具有更強的魯棒性和抗干擾能力。 本文在大量原理分析和仿真基礎上設計了系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及外圍電路，根據(jù)控制系統(tǒng)的特點，以DSP2407為核心設計了硬件電路組成，其主要組成有三大部分：系統(tǒng)的測量反饋回路、電動機的驅(qū)動回路及與上位機通訊回路。論文中在執(zhí)行機構(gòu)上選擇了具有系統(tǒng)要求控制特點的直流伺服電動機，并利用DSP器件產(chǎn)生的PWM控制信號進行控制調(diào)節(jié)，使系