柔性倒立擺穩(wěn)擺控制方法研究.pdf

1、倒立擺的運(yùn)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(jié)構(gòu)簡單、構(gòu)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(jìn)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(qiáng)耦合、自然不穩(wěn)定等不確定性因素，采用牛頓力學(xué)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(xué)模型，隨后對系統(tǒng)的性能進(jìn)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(diào)節(jié)器及如何設(shè)計LQR控制器，介紹常規(guī)滑模變結(jié)構(gòu)控制、趨近律滑模變結(jié)構(gòu)控制以及變指數(shù)趨近律滑模變結(jié)構(gòu)控制以及相應(yīng)控制器設(shè)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(jìn)行控制器設(shè)計及仿真。通過