預(yù)測(cè)控制方法在倒立擺系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、倒立擺是一個(gè)絕對(duì)不穩(wěn)定、高階次、多變量、強(qiáng)耦合的非線性系統(tǒng)，它將機(jī)器人技術(shù)、智能控制、計(jì)算機(jī)控制等有機(jī)的結(jié)合在一起，因此倒立擺可作為一個(gè)典型的被控對(duì)象對(duì)其進(jìn)行研究。隨著新的控制方法的不斷出現(xiàn)，通常采用倒立擺系統(tǒng)以檢驗(yàn)新的控制方法是否具有較強(qiáng)的控制能力，從而找出最合適的控制方法。
　　 預(yù)測(cè)控制理論產(chǎn)生于20世紀(jì)70年代，經(jīng)過30年的發(fā)展，已成為最具代表性的先進(jìn)控制方法之一。預(yù)測(cè)控制的主要應(yīng)用對(duì)象是有約束、多變量系統(tǒng)，對(duì)無約束非線

2、性系統(tǒng)和無約束線性時(shí)變系統(tǒng)也有很好的控制效果。由于預(yù)測(cè)控制方法對(duì)模型精度要求不高，快速性能好，因此受到了廣泛應(yīng)用。
　　 本文主要采用廣義預(yù)測(cè)控制算法對(duì)二級(jí)倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究。首先，通過Lagrange方法建立二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，在平衡位置將模型線性化，得到其平衡狀態(tài)方程，并對(duì)系統(tǒng)特性進(jìn)行相關(guān)分析。其次，分析了預(yù)測(cè)控制算法的特點(diǎn)和適用范圍，并對(duì)廣義預(yù)測(cè)控制進(jìn)行了仿真研究，通過與LQR的仿真曲線進(jìn)行對(duì)比，表明采用廣義預(yù)測(cè)