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基于球杆系统的控制算法研究及仿真

更新时间:2019-01-30
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基于球杆系统的控制算法研究及仿真

摘      要

球杆系统是为控制工程基础课程教学实验而设计的一种实验装置。该系统包括传统和现代设计方法。该系统具有非常重要的特性:开路不稳定。不稳定的系统控制问题是大多数控制系统需要解决的难题。有必要在实验室进行研究。然而,由于大多数不稳定的控制系统非常危险,它们已成为实验室研究的主要障碍。球杆系统是解决这一矛盾的最佳实验工具。它简单,安全,涵盖了不稳定系统的重要动态特性。建立了球杆系统的数学模型。利用LQR的最优控制理论设计了最优LQR控制器和球杆系统的仿真模型。采用模糊控制器理论设计了模糊球杆控制器和仿真模型,并对其控制性能进行了综合比较优点和缺点。最后,基于ADAMS和MATLAB的联合仿真。
关键词:球杆系统;LQR最优控制;模糊控制 ;ADAMS

目     录

第1章 绪论 1
1.1课题背景和研究意义 - 1 -
1.2国内外研究现状 - 1 -
1.3MATLAB软件简介 - 2 -
1.4 ADAMS软件简介 - 3 -
第2章 球杆系统数学模型 - 4 -
2.1球杆系统介绍 - 4 -
2.2球杆系统数学模型的建立 - 5 -
第3章 PID控制概述 - 7 -
3.1 PID控制原理 - 7 -
3.1.1比例(P)控制 - 7 -
3.1.2积分(I)控制 - 8 -
3.1.3微分(D)控制 - 8 -
3.1.4PID三类基本控制器为 - 8 -
3.2PID参数的整定方法概述 - 9 -
3.3球杆系统PID控制设计 - 9 -
第四章 线性二次型最优控制算法 - 11 -
4.1线性二次型最优控制算法原理 - 11 -
4.2加权阵Q、R的选择 - 12 -
4.2.1加权矩阵Q、R的物理意义 - 12 -
4.2.2加权矩阵Q、R的选择依据 - 13 -
4.3球杆系统LQR控制系统设计 - 13 -
4.3.1 球杆控制系统组成 - 13 -
4.3 .2 LQR控制 - 13 -
第五章 模糊控制概述 - 17 -
5.1模糊控制简介 - 17 -
5.2 模糊控制研究的目的和意义 - 17 -
5.3 模糊控制原理 - 18 -
5.4 模糊控制器的设计 - 19 -
5.4.1 选择输入输出变量的词集 - 20 -
5.4.2 隶属函数的分类和确定原则 - 21 -
5.4.3 确定量的模糊化 - 23 -
5.4.4 建立模糊控制规则 - 24 -
5.4.5模糊推理 - 25 -
5.4.6 清晰化 - 25 -
5.5模糊控制器的设计 - 27 -
5.5.1  模糊控制的实现 - 28 -
5.5.2模糊控制仿真结果 - 32 -
第六章 基于ADAMS和MATLAB的联合仿真 - 34 -
6.1 ADAMS/Controls设计流程 - 34 -
6.2ADAMS/controls和MATLAB集成建模 - 34 -
6.2.1ADAMS建模 - 34 -
6.2.3开启MATLAB - 37 -
6.2.4搭建控制系统模型 - 38 -
总结 - 40 -
致谢 - 41 -
参考文献 - 42 -
附录 1 - 43 -
附录 2 - 45 -