直線二級(jí)倒立擺數(shù)學(xué)建模及伺服控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn).pdf

1、二級(jí)倒立擺系統(tǒng)是一個(gè)對(duì)準(zhǔn)確性、快速性要求很高的復(fù)雜的非線性不穩(wěn)定控制系統(tǒng)。自20世紀(jì)60年代后期，作為一個(gè)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(chǔ)學(xué)科綜合應(yīng)用以及重要的工程實(shí)踐意義，也是由理論通往實(shí)踐的橋梁，同時(shí)，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(lǐng)域研究的熱門課題之一。 本

2、文對(duì)倒立擺的背景和研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)，簡(jiǎn)要闡述倒立擺發(fā)展不同時(shí)期的控制方法及控制結(jié)果，指出了原有控制方法的缺點(diǎn)和不足。針對(duì)二級(jí)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(chǔ)上，利用拉格朗日力學(xué)理論中的能量不變?cè)斫⒘嗽跊]有摩擦和有摩擦下的倒立擺數(shù)學(xué)模型，對(duì)所建立的系統(tǒng)方程進(jìn)行了能控性分析，并依系統(tǒng)性能要求進(jìn)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(jìn)行了控制設(shè)計(jì)和系統(tǒng)

3、的實(shí)現(xiàn)，通過仿真分別對(duì)有、無摩擦兩種情況進(jìn)行了算法比較分析，表明了滑?？刂票茸顑?yōu)控制具有更強(qiáng)的魯棒性和抗干擾能力。 本文在大量原理分析和仿真基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)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(diǎn)，以DSP2407為核心設(shè)計(jì)了硬件電路組成，其主要組成有三大部分：系統(tǒng)的測(cè)量反饋回路、電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)回路及與上位機(jī)通訊回路。論文中在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上選擇了具有系統(tǒng)要求控制特點(diǎn)的直流伺服電動(dòng)機(jī)，并利用DSP器件產(chǎn)生的PWM控制信號(hào)進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，使系