倒立擺系統(tǒng)自抗擾控制的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、倒立擺系統(tǒng)作為控制理論研究中典型的被控對象，被用來驗(yàn)證許多抽象的控制概念，如控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性能、可控性能、快速性能和魯棒性能等。在運(yùn)動控制系統(tǒng)的不段發(fā)展過程中，倒立擺系統(tǒng)與許多復(fù)雜的非線性系統(tǒng)的運(yùn)動過程極其相似，因此對倒立擺的研究具有重要的工程實(shí)用價(jià)值。自抗擾控制是一種可靠而有效的控制方法，對自抗擾控制的研究對于復(fù)雜，非線性，大時(shí)滯等系統(tǒng)的控制有很大的發(fā)展和應(yīng)用空間，近幾年國內(nèi)外對自抗擾控制的研究也趨于熱點(diǎn)。但自抗擾控制針對不穩(wěn)定欠驅(qū)動

2、系統(tǒng)的的應(yīng)用研究還處于起步階段，故本文重點(diǎn)選擇自抗擾控制對倒立擺系統(tǒng)的穩(wěn)定控制進(jìn)行相應(yīng)的研究與應(yīng)用，借以突破自抗擾控制對欠驅(qū)動不穩(wěn)定系統(tǒng)的有效的穩(wěn)定控制。
　　基于自抗擾控制原理，分析了自抗擾控制器各部分的構(gòu)成，作用及其性能。詳細(xì)分析了自抗擾控制各部分結(jié)構(gòu)的參數(shù)選取及性能評價(jià)，重點(diǎn)對比分析了擴(kuò)張觀測器以及線性擴(kuò)張觀測器的構(gòu)造及穩(wěn)定性。依托倒立擺系統(tǒng)這一典型的被控對象，詳細(xì)分析了倒立擺系統(tǒng)的控制特點(diǎn)及其控制性能。最后，結(jié)合自抗擾控制

3、分別對單級倒立擺系統(tǒng)和二級倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行了控制器設(shè)計(jì)及性能分析。
　　針對單級倒立擺系統(tǒng)，分別研究了倒立擺系統(tǒng)的PID控制，LQR控制，雙模糊控制器的控制，以及傳統(tǒng)自抗擾控制器(AADRC)的控制，線性自抗擾控制器(LADRC)的控制，提出了采用雙線性擴(kuò)張觀測器自抗擾控制(DLADRC)控制單級倒立擺系統(tǒng)的控制策略。分別對以上控制器進(jìn)行了系統(tǒng)的仿真和實(shí)時(shí)控制研究，指出采用DLADRC可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對小車擺桿和位移的穩(wěn)定控制，仿真和實(shí)