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毕业设计 倒立摆自动起摆及稳定性的研究，共39页，11368字
目录
1绪论………………………………………………………………………………1
1.1 倒立摆简介…………………………………………………………………1
1.2 国内外研究现状……………………………………………………………1
1.3 本文的主要研究内容和思路……………………………………………2
1.3.1 倒立摆系统的自动起摆……………………………………………………2
1.3.2 倒立摆系统的稳定控制……………………………………………………3
2 倒立摆系统动力学分析及数学建模………………………………………4
2.1 倒立摆系统示意图…………………………………………………………4
2.2 系统模型和动力学分析……………………………………………………4
2.2.1 拉格朗日动力学分析…………………………………………………………4
2.2.2 系统微分方程的线性化………………………………………………………7
2.2.3系统微分方程的状态空间表示………………………………………………8
2.3 基于状态方程的系统能控性分析……………………………………10
2.4 基于李亚普诺夫定理的系统稳定性分析……………………………12
2.5 系统建模及性能分析小结………………………………………………13
3 倒立摆PV和LQR算法研究……………………………………………14
3.1 PV控制算法研究及其Simulink仿真…………………………………14
3.1.1 PV控制系统开环传递函数…………………………………………………14
3.1.2 PV控制系统模型动力学分析………………………………………………14
3.1.3 标准的闭环系统简介………………………………………………………16
3.1.4 PD控制器简介及PV控制器的设计…………………………………………17
3.1.5 PV控制器仿真………………………………………………………………20
3.2 LQR控制算法及其Simulink仿真……………………………………26
3.2.1基于LQR的闭环系统稳定性分析…………………………………………26
3.2.2基于LQR的闭环系统的阶跃响应……………………………………………27
3.3小车位置发生器的设计 …………………………………………………28
3.4 状态切换控制器的设计 …………………………………………………29
3.4.1摆杆抓住条件…………………………………………………………………29
3.4.2摆杆释放条件…………………………………………………………………30
3.5 PV和LQR控制算法小结…………………………………………………31
4根轨迹法及其MATLAB实验……………………………………………32
4.1系统开环传递函数根轨迹………………………………………………32
4.2增加额外极点、零点的系统根轨迹……………………………………33
4.3增加额外零极点的系统根轨迹…………………………………………35
4.4根轨迹校正实时控制实验 ………………………………………………36
5结论………………………………………………………………………………39
参考文献 …………………………………………………………………………40
附录 ………………………………………………………………………………41
致谢 ………………………………………………………………………………44