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单级倒立摆控制器设计与实现 单级倒立摆控制器设计与实现

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《单级倒立摆控制器设计与实现》修改意见稿

1、“.....分别是滑块位移,滑块速度,摆杆与垂直方向的夹角,摆杆与垂直方向上的角速度。由于系统是不稳定的,必须设计相应的控制系统,才可使系统稳定。能控性秩判据对连续时间线性时不变系统,,其中为维状态量,为维输入量,和为维和维长值矩阵。对上述所示连续时间线性时不变系统,构造能控性秩判别矩阵则系统完全能控的充分必要条件为周冰单级倒立摆控制器设计与实现根据节中的状态方程构造判别矩阵,可求得秩为,直线级倒立摆系统完全能控。全状态反馈调节器的实现状态反馈的实现是利用状态反馈使系统的闭环极点位于所希望的极点位置。而状态反馈任意配置闭环极点的充分必要条件是被控系统可控。直线级倒立摆系统是可控的。般情况下,倒立摆系统滑块速度摆杆角速度是通过对采样所得滑块位移摆杆角度求差商得到的......”

2、“.....设系统状态已经通过上述方法得到,系统期望极点为,,,,则系统期望特征多项式为列写状态反馈系统的特征多项式则可解出矩阵。设系统的期望极点为,则解得状态反馈阵为控制原理即线性二次型调节器,其对象是现代控制理论中以状态空间形式给出的线性系统,而目标函数为对象状态和控制输入的二次型函数。它的任务在于,当系统状态由于任何原西安理工大学本科生毕业设计论文因偏离了平衡状态时,能在不消耗过多能量的情况下,保持系统状态各分量仍接近于平衡状态。线性二次型最优控制研究的系统是线性的或可线性化的,并且性能指标是状态变量和控制变量的二次型函数的积分。理论是现代控制理论中发展最早也最为成熟的种状态空间设计法。特别可贵的是,可得到状态线性反馈的最优控制规律,易于构成闭环最优控制。而且的应用为理论仿真提供了条件,更为我们实现稳准快的控制目标提供了方便......”

3、“.....正定或半正定厄米特或实对称矩阵正定厄米特或实对称矩阵和分别表示各个状态跟踪误差和能量损耗的相对重要性,而中对角矩阵的各个元素分别代表各项指标误差的相对重要性。基于的增益为控制律为,式中,为下的线性二次型调节器。问题的解是个全状态反馈调节器,有非常好的鲁棒性能。它可以通过适当选取权矩阵和,在控制信号能量和输出性能之间进行调周冰单级倒立摆控制器设计与实现节。利用的函数可以很方便准确地求出的解阵。的实现线性二次型最优调节器通过选取权矩阵和使求解的全状态反馈阵与系统的性能指标联系起来,其实质是设计最优的全状态反馈阵,比全状态反馈调节器更易设计出鲁棒性更强的控制系统。为了控制全部状态,模型由状态方程所示,是单输入四输出......”

4、“.....则求得本章小结第三章是单级倒立摆系统的控制方法设计。首先确定了课题采用的设计方案,包括控制状态反馈以及控制,详细分析了实现系统稳定的控制方法原理控制器的设计以及数学分析等。西安理工大学本科生毕业设计论文第四章单级倒立摆的仿真及控制实验仪器介绍本次研究采用的是深圳固高科技有限公司的直线级倒立摆系统以及加拿大公司的旋转级倒立摆系统。设备实物图下图为直线级倒立摆硬件系统框图图倒立摆硬件系统框图下图为直线级倒立摆整体实物图周冰单级倒立摆控制器设计与实现图直线倒立摆整体实物如下图为加拿大公司的旋转级倒立摆图旋转级倒立摆西安理工大学本科生毕业设计论文的便携式旋转倒立摆,集成了的数据采集卡,功放电源及旋转倒立摆于身,只通过根线与电脑直接连接。不仅可以在设计好的版面上进行在线调整和数据采集,又可以在及系统中对进行实时控制,验证各种控制算法......”

5、“.....在深入学习级倒立摆的相关控制及固高的级直线倒立摆情况下,又对加拿大公司的倒立摆进行学习,并使用及进行实际操作实验。直线级倒立摆的控制程序仿真结果及实时控制图如下图所示为下使用程序模拟的输出结果图。周冰单级倒立摆控制器设计与实现图控制的程序仿真响应如下图为实时控制图,其中西安理工大学本科生毕业设计论文图实时控制图控制操作结果如图为实时控制输出结果图控制实时结果图控制结果分析可以看出,启动设备后,系统在使摆杆平衡的情况下向边缓慢移动,在左右用手挡住侧,倒立摆向相反方向移动。控制器较好的完成了对倒立摆的稳定控制,但是震荡比较明显。这是因为控制是单输出控制,因此并没有控制滑块的位置,般情况下,滑块都会往个方向做慢速的运动,当运动到边时,需要手周冰单级倒立摆控制器设计与实现动挡下摆杆,避免滑块运动到限位,程序停止运行......”

6、“.....图程序仿真结果如下图所示为自行设计的状态空间反馈实时控制图,状态反馈阵西安理工大学本科生毕业设计西安理工大学本科生毕业设计论文,,,系统建模的基本知识王仲民,孙建军,岳宏基于的倒立摆最优控制系统研究工业仪表与自动化装置刘金琨先进控制仿真第三版北京电子工业出版社于海洋基于理论的直线单级倒立摆控制仿真研究佳木斯大学学报,刑景虎,陈其工,江明基于的直线级倒立摆最优控制系统研究工业仪表与自动化装置,姬晓龙直线级倒立摆控制器的设计沈阳航空航天大学中国辽宁沈阳道义经济开发区道义南大街号易杰,俞斌倒立摆系统的状态空间极点配置控制设计电子测周冰单级倒立摆控制器设计与实现试,李国辉基于的单级倒立摆仿真对比大连交通大学学报,彭恒基于的倒立摆控制机参数优化武汉科技大学刘丽,何华灿倒立摆系统稳定控制之研究计算机科学......”

7、“.....范媛媛单级倒立摆两种控制方法的研究科技信息,单波,徐燕,赵建涛预测控制算法及在其倒立摆中的应用华北电力大学学报,杨帆,赵党军,李国平,胡为兵基于方法的级旋转倒立摆控制华中科技大学学报,西安理工大学本科生毕业设计论文毕业论文设计原创性声明本人所呈交的毕业论文设计是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除文中已经注明引用的内容外,本论文设计不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文设计的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中作了明确说明并表示谢意。作者签名日期毕业论文设计授权使用说明本论文设计作者完全了解学院有关保留使用毕业论文设计的规定,学校有权保留论文设计并向相关部门送交论文设计的电子版和纸质版。有权将论文设计用于非赢利目的的少量复制并允许论文设计进入学校图书馆被查阅......”

8、“.....保密的论文设计在解密后适用本规定。作者签名指导教师签名日期日期周冰单级倒立摆控制器设计与实现西安理工大学本科生毕业设计论文注意事项设计论文的内容包括封面按教务处制定的标准封面格式制作原创性声明中文摘要字左右关键词外文摘要关键词目次页附件不统编入论文主体部分引言或绪论正文结论参考文献致谢附录对论文支持必要时论文字数要求理工类设计论文正文字数不少于万字不包括图纸程序清单等,文科类论文正文字数不少于万字。附件包括任务书开题报告外文译文译文原文复印件。文字图表要求文字通顺,语言流畅,书写字迹工整,打印字体及大小符合要求,无错别字,不准请他人代写工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画毕业论文须用单面打印......”

9、“.....并提供电子文档周冰单级倒立摆控制器设计与实现装订顺序设计论文附件按照任务书开题报告外文译文译文原文复印件次序装订其它论文图状态反馈实时控制图状态反馈控制结果如下图所示为状态反馈控制的运行结果图。周冰单级倒立摆控制器设计与实现图状态反馈响应状态反馈结果分析由于施加了干扰的作用系统的非线性因素以及系统在稳定点起控的零时刻时初始状态并不全为零,导致系统稳定后,滑块的位移摆杆角度量总要偏离原点。滑块的位移摆杆角度量在定范围内振荡,滑块的速度摆杆的角速度在原点处定范围内反复振荡。直线级倒立摆的控制程序仿真结果及实时控制图西安理工大学本科生毕业设计论文程序仿真结果下图为程序仿真结果。图控制程序仿真结果如下图为自行设计的实时控制图......”

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