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毕业设计 倒立摆系统，共34页，6906字
摘 要
倒立摆系统是一种多变量、非线性和自然不稳定的系统，通常用来检验控制方法对多变量、非线性和快速系统的控制能力，是控制理论研究中较为理想的实验装置。本文以倒立摆系统为实验平台，提出了基于状态空间法倒立摆的控制方法，并进行了仿真和实际系统的实验。本文主要进行了以下工作，介绍了倒立摆系统的各种控制方法，包括PID控制方法，状态空间控制设计，其中对状态空间法进行了较为详细的介绍；采用了牛顿-欧拉方法建模；提出用状态空间控制方法来实现对一级倒立摆系统的稳定控制，并进行了仿真实验；在实验仿真中，用状态空间控制方法在实际倒立摆系统上进行验证，实现了摆杆的平衡控制，验证了该方案有一定的抗干扰能力。
关键词：倒立摆系统；传递函数；状态空间法
目 录
1绪论…………………………………………………………………………………………1
1.1 倒立摆系统稳定性研究的意义…………………………………………………………………1
1.2 倒立摆系统的研究方法…………………………………………………………………………1
1.2.1 方法综述………………………………………………………………………………………1
1.2.2 为什么采用状态空间研究方法…………………………………………………………………2
1.3 主要研究的内容…………………………………………………………………………………3
2数学建模……………………………………………………………………………………4
2.1 建模过程…………………………………………………………………………………………4
2.1.1 倒立摆系统的数学描述………………………………………………………………………4
2.1.2 传递函数………………………………………………………………………………………6
2.2 模型特征…………………………………………………………………………………………7
3控制器设计…………………………………………………………………………………8
3.1 目标 ………………………………………………………………………………………………8
3.2 控制方案…………………………………………………………………………………………8
3.3 方案分析 …………………………………………………………………………………………8
4仿真与实验…………………………………………………………………………………15
4.1 仿真………………………………………………………………………………………………15
4.1.1 开环系统特征…………………………………………………………………………………15
4.1.2 闭环系统特征…………………………………………………………………………………17
4.2 实验………………………………………………………………………………………………26
4.2.1 过程……………………………………………………………………………………………………26
4.2.2 体会……………………………………………………………………………………………………28
5结束语………………………………………………………………………………………29
致谢……………………………………………………………………………………………………30
参考文献………………………………………………………………………………………………31
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