東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

1、東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）I摘要滑模變結(jié)構(gòu)控制由前蘇聯(lián)學(xué)者Emlnv在上世紀(jì)五十年代提出后經(jīng)Uktni和llkis等人的進(jìn)一步發(fā)展研究。由于它所具有的獨(dú)特的魯棒性以及對(duì)匹配不確定性和外部干擾的完全自適應(yīng)性等特點(diǎn)到上世紀(jì)七十年代逐漸引起了西方學(xué)者的重視。目前滑模變結(jié)構(gòu)控制理論已經(jīng)得到了充分的發(fā)展成為非線性控制理論的一個(gè)重要分支其所研究的對(duì)象涉及離散系統(tǒng)、分布參數(shù)系統(tǒng)、滯后系統(tǒng)等。然而滑模變結(jié)構(gòu)控制帶來的高頻抖振是其應(yīng)用到實(shí)際系統(tǒng)的

2、障礙。因此許多其它的先進(jìn)控制技術(shù)如自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等也被綜合應(yīng)用到滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中以解決滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的抖振同時(shí)還要盡量保持滑模變結(jié)構(gòu)所具有的性能。倒立擺系統(tǒng)是一種非線性、高階次、多變量、快速和自然不穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，是研究各種控制理論和方法的理想對(duì)象及典型試驗(yàn)裝置。在控制過程中能有效地反映諸如可鎮(zhèn)定性、魯棒性、隨動(dòng)性以及跟蹤等許多控制中的關(guān)鍵問題。因此，倒立擺機(jī)理的研究又具有重要的應(yīng)用價(jià)值，成為控制理論中經(jīng)

3、久不衰的研究課題。本文以一階倒立擺系統(tǒng)為研究對(duì)象，研究其自適應(yīng)滑模控制策略。主要完成了以下工作：(1)利用動(dòng)力學(xué)方程建立一階倒立擺的數(shù)學(xué)模型，得出描述系統(tǒng)的微分方程。(2)基于滑模變結(jié)構(gòu)控制設(shè)計(jì)一階倒立擺的滑?？刂破?，并對(duì)其進(jìn)行了李雅普諾夫穩(wěn)定性分析。在MATLABSIMULINK環(huán)境下，針對(duì)控制器中符號(hào)函數(shù)和飽和函數(shù)兩種情況進(jìn)行仿真分析。仿真表明，在控制器中加入飽和函數(shù)控制效果較好。(3)在MATLABSIMULINK環(huán)境下，進(jìn)行了該

4、自適應(yīng)滑模控制器仿真研究。關(guān)鍵詞:滑動(dòng)模態(tài)；變結(jié)構(gòu)控制；倒立擺系統(tǒng)；李雅普諾夫函數(shù)東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1目錄第1章概述.........................................................11.1本文研究的背景及意義........................................11.2滑模變結(jié)構(gòu)控制國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀.........................

5、.......21.3倒立擺控制的發(fā)展及研究現(xiàn)狀..................................61.3.1倒立擺控制的發(fā)展與研究現(xiàn)狀.............................61.3.2倒立擺的控制方法.......................................71.4本文主要工作.............................................7第2章數(shù)學(xué)

6、基礎(chǔ)和理論知識(shí)...........................................92.1倒立擺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理....................................72.2倒立擺系統(tǒng)的平面分析........................................82.3倒立擺模型的數(shù)學(xué)建模.......................................12第3章基于上界的滑

7、?？刂?.........................................153.1滑模變結(jié)構(gòu)理論的起源和背景.................................153.2滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的基本原理...............................173.2.1滑模變結(jié)構(gòu)控制的基本概念..............................153.2.2滑動(dòng)模態(tài)到達(dá)條件..........

8、............................163.2.3滑動(dòng)滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)的抖振問題......................163.2.4滑動(dòng)模態(tài)的數(shù)學(xué)表達(dá)....................................193.2.5滑動(dòng)模態(tài)的不變性......................................203.3滑?？刂破髟O(shè)計(jì)..............................

9、...............213.3.1系統(tǒng)描述..............................................193.3.2滑?？刂破髟O(shè)計(jì)........................................203.3.3穩(wěn)定性分析............................................203.3.4控制器改進(jìn)..........................