資源描述：
《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于lqr的二級(jí)倒立擺控制系統(tǒng)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、基于LQR的二級(jí)倒立擺控制系統(tǒng)學(xué)院專(zhuān)業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)姓名指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)教師沈陽(yáng)航空航天大學(xué)2011年6月沈陽(yáng)航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì){論文}摘要倒立擺系統(tǒng)是一個(gè)典型的多變量、非線性、強(qiáng)耦合和快速運(yùn)動(dòng)的高階不穩(wěn)定系統(tǒng)，它是檢驗(yàn)各種新的控制理論和方法有效性的典型理想模型。在其控制過(guò)程中，能有效地反映諸如鎮(zhèn)定性、魯棒性、隨動(dòng)性以及跟蹤等許多關(guān)鍵問(wèn)題。本文主要研究二級(jí)倒立擺LQR控制方法。首先建立了二級(jí)倒立擺的數(shù)學(xué)模型，然后對(duì)二級(jí)倒立擺的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行控制設(shè)計(jì)，應(yīng)用遺傳算法確定系統(tǒng)性能指標(biāo)函數(shù)中的加權(quán)陣Q，R得到系統(tǒng)狀態(tài)反饋控制矩陣。用MATLAB進(jìn)行了系統(tǒng)仿真。在幾次湊試Q
2、矩陣值后系統(tǒng)的響應(yīng)結(jié)果都不盡如人意，于是采用遺傳算法對(duì)Q矩陣優(yōu)化。仿真結(jié)果證明：經(jīng)過(guò)遺傳算法優(yōu)化后的系統(tǒng)響應(yīng)能更加滿足設(shè)計(jì)要求。最后在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了試驗(yàn)，驗(yàn)證了matlab中仿真的結(jié)果。關(guān)鍵詞：二級(jí)倒立擺；LQR控制；遺傳算法45沈陽(yáng)航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì){論文}ResearchonDoubleInvertedPendulumControlSystembasedonLQRAbstractTheinvertedpendulumisatypicalhighordersystem,withmulti-variable,non-linear,strong-coup
3、ling,fleetandabsolutelyinstable.Itisrepresentativeasanidealmodeltoprovenewcontroltheoryandtechniques.Duringthecontrolprocess,pendulumcaneffectivelyreflectmanykeyproblemssuchasequanimity,robust,follow-upandtrack,Therefore，thispaperstudiesacontrolmethodofdoubleinvertedpendulumLQR.F
4、irstofall,themathematicalmodelofthedoubleinvertedpendulumisestablished,thenmakeacontroldesigntodoubleinvertedpendulumonthemathematicalmodel,anddeterminethesystemperformanceindexweightmatrixQ,Rbyusinggeneticalgorithminordertoattainthesystemstatefeedbackcontrolmatrix.Finally,thesim
5、ulationofthesystemismadebyMATLAB.AfterseveraltestmatrixQvaluetheresultsarenotsatisfactoryresponse,thenweoptimizeQmatrixbyusingGeneticAlgorithm.Simulationresultsshow:thatthesystemresponsecanmeetthedesignrequirementseffectivelyafterGeneticAlgorithmoptimization.Keywords：Doubleinvert
6、edpendulum;LQRcontrol;GeneticAlgorithm.45沈陽(yáng)航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì){論文}目錄摘要I1緒論11.1引言11.2倒立擺設(shè)備簡(jiǎn)介11.3國(guó)內(nèi)外研究情況51.4論文的主要內(nèi)容82倒立擺數(shù)學(xué)模型的建立與分析92.1數(shù)學(xué)建模的方法92.2二級(jí)倒立擺的結(jié)構(gòu)和工作原理92.3拉格朗日運(yùn)動(dòng)方程102.4推導(dǎo)建立數(shù)學(xué)模型112.5二級(jí)倒立擺系統(tǒng)性能分析182.5.1能控性分析182.5.2能觀性分析183線性二次最優(yōu)控制算法簡(jiǎn)介203.1線性二次型最優(yōu)調(diào)節(jié)器原理203.2加權(quán)陣Q、R的選擇224遺傳算法234.1遺傳算法的基本理論2
7、34.2基本遺傳算法244.3基本遺傳算法的局限性244.4遺傳算法的求解步驟254.5遺傳算法的特點(diǎn)264.7遺傳算法優(yōu)化加權(quán)陣285二級(jí)倒立擺LQR控制設(shè)計(jì)及仿真295.1二級(jí)倒立擺控制系統(tǒng)框圖295.2任選加權(quán)陣的LQR最優(yōu)控制仿真295.3用遺傳算法優(yōu)化Q陣的仿真結(jié)果335.4實(shí)物演示3545沈陽(yáng)航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì){論文}結(jié)論37致謝38參考文獻(xiàn)39附錄（程序清單）4145沈陽(yáng)航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì){論文}1緒論1.1引言隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，控制工程所面臨的問(wèn)題越來(lái)越復(fù)雜。許多系統(tǒng)具有嚴(yán)重非線性、模型不確定、大滯后等特點(diǎn)。倒立擺就是這樣的
8、復(fù)雜系統(tǒng)，對(duì)它的研究具有一般性。倒立擺源于火箭發(fā)射器，最初的研究開(kāi)始于二十世紀(jì)5
