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《輪式倒立擺的數(shù)學(xué)建模及狀態(tài)反饋控制-論文.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、第27卷第1期機(jī)電產(chǎn)品開崖與4lj勃VOI．27．NO．12014年1月Development＆InnovationofMachinery＆ElectricalProductsJan．．2014文章編號(hào)：1002—6673(2014)01—011—04輪式倒立擺的數(shù)學(xué)建模及狀態(tài)反饋控制石祥，許哲，何青義，田卡(上海海洋大學(xué)工程學(xué)院，上海201306)摘要：輪式倒立擺是檢驗(yàn)各種控制理論的理想模型，首先采取牛頓力學(xué)分析的方法，依次得出輪式倒立擺中直流電機(jī)、車體和擺桿動(dòng)力學(xué)方程，從而基于小角度線性化方法
2、得出輪式倒立擺的近似線性模型；然后基于Matlab進(jìn)行輪式倒立擺的狀態(tài)反饋控制，設(shè)計(jì)出其控制律，驗(yàn)證其可行性，但是輪式倒立擺的數(shù)學(xué)模型通常是經(jīng)線性化處理后得出，為了提高仿真準(zhǔn)確性，再基于虛擬樣機(jī)技術(shù)，對(duì)輪式倒立擺進(jìn)行Madab與ADAMS的聯(lián)合仿真，仿真結(jié)果顯示系統(tǒng)響應(yīng)曲線在規(guī)定時(shí)間內(nèi)迅速收斂至O附近，此結(jié)果不僅驗(yàn)證了聯(lián)合仿真中狀態(tài)反饋控制的正確性，而且表明聯(lián)合仿真是控制理論研究中值得推廣的方法。關(guān)鍵詞：輪式倒立擺；狀態(tài)反饋控制；聯(lián)合仿真；ADAMS中圖分類號(hào)：rP13文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10．
3、3969／i．issn．1002—6673．2014．01．0o4MathematicalModelingandStateFeedbackControlforWheeledInvertedPendulumSHIXiang，XUZhe，HEQing-Yi，T1ANKa(ColegeofEngineeringScienceandTechnology，ShanghaiOceanUniversity，Shanghai201306，China)Abstract：Tocontrolwheeledinverte
4、dpendulumisagoodwaytotestallkindsoftheoriesofcontro1．Firstly，onthebasisofNewtonianmechanicsanddynamiccharacteristics，thedynamicalequationofDCmotor，cartandpendulumisstudied．Thentheapproximatelinearmodelofwheeledinvertedpendulumisconcluded，whichisbasedo
5、nthethewayoflinearizationofsmallAngle．Secondly，statefeedbackcontrolbasedonMadabisusedtocontrolwheeledinvertedpendulum，andthecontrollawisdesigned，anditsfeasibihtyisverified．Becausethemathematicalmodelofthewheeledinvertedpendulumishnearized，thecollabora
6、tivesimulationofMatlabandADAMSisalsousedtocontrolwheeledinvertedpenduluminordertoimprovetheaccuracy，whichisbasedonvirtualprototypetechnology．AtlasttheresultsofsimulationdemonstratethecorrectnessofStatefeedbackcontrolofwheeledinvertedpendulum，anditalso
7、indicatesthewayisworthadvo—catingintheStUdyofcontroltheory．Keywords：wheeledinvertedpendulum；statefeedbackcontrol；collaborativesimulation；ADAMS輪式倒立擺又稱“兩輪自平衡機(jī)器人ol’，其模型是0引言建立在由兩個(gè)車輪左右平行布置、可移動(dòng)的小車車體倒立擺1作為一類非線性控制系統(tǒng)的典型特例，能上，每個(gè)車輪都與電機(jī)相連。當(dāng)車體運(yùn)動(dòng)時(shí)。通過控制有效地反映諸如可鎮(zhèn)定性、魯
8、棒性、隨動(dòng)性以及跟蹤等電機(jī)的轉(zhuǎn)速來控制車輪，使擺桿盡快地達(dá)到一個(gè)平衡位許多控制中的關(guān)鍵問題。是檢驗(yàn)各種控制理論的理想模置，并且沒有大的振蕩。當(dāng)擺桿到達(dá)期望的位置后，系型，目前已有多種控制算法應(yīng)用其中，但是在研究其統(tǒng)能克服隨機(jī)擾動(dòng)而保持穩(wěn)定的位置。本文將對(duì)輪式倒立控制算法之前都存在著建模問題。目前關(guān)于各種倒立擺擺進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，從而得出其狀態(tài)方程。并基于Matlab的研究論文中所給出的數(shù)學(xué)模型中．通常沒有系統(tǒng)微分及ADAMS的聯(lián)合仿真對(duì)輪式倒立擺的狀態(tài)反饋控制加方程的推理過程，或者模型
