基于RTW球桿系統(tǒng)H∞控制設(shè)計.pdf

1、球桿系統(tǒng)是為教學(xué)實驗而設(shè)計的實驗設(shè)備，它是控制領(lǐng)域的一個經(jīng)典控制對象。這個系統(tǒng)具有一個很重要的特性就是開環(huán)不穩(wěn)定性，對其進行控制可以直觀的反應(yīng)控制器的控制效果。球桿系統(tǒng)作為一個典型的教學(xué)和實驗研究設(shè)備，可以用于實現(xiàn)各種已有的控制理論和方法，也可以作為新的理論和控制方法的檢驗工具。因此對球桿系統(tǒng)的研究引起了國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注。
　　本文第一部分先從球桿系統(tǒng)的運動方程式入手，分析球桿系統(tǒng)的物理特性，利用拉格朗日建立了球桿系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，設(shè)

2、計降維觀測器和極點配置。利用MATLAB/SIMULINK/RTW實時方案對球桿系統(tǒng)進行開發(fā)，使用自定義設(shè)備驅(qū)動模塊代替數(shù)學(xué)模型進行實時控制，檢驗極點配置在RTW實時控制的效果，實驗證明這種方法是可行性。設(shè)計RTW實時控制的目的是為了進行控制律的研究，可以采取自行設(shè)計的控制律。下面就擺脫系統(tǒng)自帶的軟件用H∞方法對球桿系統(tǒng)實施穩(wěn)定的控制。
　　本文第二部分分析球桿系統(tǒng)的不確定性和各種擾動，將控制問題歸為一類H∞標準問題—擾動抑制問題

3、，提出了球桿在擾動抑制下的H∞設(shè)計模型。根據(jù)系統(tǒng)的性能指標要求提出加權(quán)函數(shù)，利用MATLAB中的函數(shù)求出廣義對象和控制器。因為H∞控制器階次太高，實際中難以實現(xiàn)。所以對控制器簡化，去掉高頻部分，再通過多種系統(tǒng)仿真分析說明設(shè)計是成功的，能成功抑制干擾和具有很好的魯棒穩(wěn)定性。最后比較這兩種控制方法，得出這兩種控制方法都能達到球桿的控制要求，H∞可以抑制摩擦的影響。對于球桿系統(tǒng)在RTW下的H∞設(shè)計的實現(xiàn)，擺脫了對球桿系統(tǒng)自帶的軟件的束縛，解決