基于倒立擺控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡化實驗室的研究與開發(fā).pdf

1、倒立擺系統(tǒng)做為一個經(jīng)典運動控制系統(tǒng)有著極強的不穩(wěn)定性、非線性、多變量和強耦合性,這與實際工程系統(tǒng)控制中有著很多相似的問題,同時也對控制算法的研究提出了很高的挑戰(zhàn)。因此,倒立擺控制系統(tǒng)逐漸成為了成為控制理論算法驗證和實際工程對象模擬的經(jīng)典實驗例程。倒立擺的實驗教學早已普遍推廣,但少量的實驗設(shè)備與逐年遞增的學員數(shù)量形成了突出的矛盾,因此建立一個以倒立擺為載體的網(wǎng)絡化實驗系統(tǒng)無論對理論研究還是對工程應用都有著至關(guān)重要的意義。
　　本文就

2、在對倒立擺控制系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上搭建了網(wǎng)絡化遠程控制平臺。首先分析了倒立擺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及運行原理,在此基礎(chǔ)上應用牛頓--歐拉法建立了系統(tǒng)的數(shù)學模型,并對其進行了線性化和定性分析。之后應用推導出的數(shù)學模型對倒立擺的穩(wěn)擺和起擺控制進行了理論研究,其中穩(wěn)擺控制我們采用了LQR控制算法,據(jù)此設(shè)計控制器,確定控制器的參數(shù)。接著用Matlab\Simulink自帶的控制模塊以及自行編寫的S-function函數(shù)搭建了倒立擺系統(tǒng)的控制框圖,經(jīng)過大量實

3、驗調(diào)試后成功實現(xiàn)了倒立擺的本地實時控制。在此基礎(chǔ)上,我們應用NetCon系統(tǒng)平臺逐步完成了倒立擺的網(wǎng)上建模與仿真,并一一克服了倒立擺無法遠程定位及無法遠程控制開關(guān)的問題,最后搭建起了一個運行穩(wěn)定、抗干擾能力強的倒立擺網(wǎng)絡化實驗室。
　　文章理論聯(lián)系實際,加深了對倒立擺系統(tǒng)從理論研究到實時控制的整體運行機制的理解,搭建成功的網(wǎng)絡化控制平臺極大地提高了實驗教學的效率,加強了網(wǎng)絡化實驗室的實際可操作性,也為這類對象的網(wǎng)絡監(jiān)控提供了一種可