机械5

1绪论1 1.1前言1 1.2倒立摆系统研究背景及意义1 1.3国内外倒立摆控制研究发展及现状2 1.4本文主要工作4 2倒立摆机械系统设计及实现5 2.1倒立摆简介5 2.2倒立摆工作特性和工作原理5 2.2.1工作特性5 2.2.2系统工作原理5 2.3系统机械结构设计6 2.3.1底座设计6 2.3.2小车部分设计6 2.3.3传动部分设计7 2.3.4步进电机选择7 3一级直线倒立摆系统的建模分析与仿真10 3.1一级倒立摆模型分析10 3.1.1系统可观可控性分析13 3.1.2系统阶跃响应分析14 3.2一级直线倒立摆控制器设计与仿真15 3.2.1PID控制器设计及算法仿真15 3.2.2 LQR控制器设计及算法仿真18 3.2.3状态空间极点配置控制设计及仿真20 3.2.4小结22 4二级直线倒立摆系统的建模分析与仿真24 4.1二级倒立摆模型的分析24 4.1.1二级倒立摆稳定性分析29 4.1.2能控性能观性分析29 4.2二级直线倒立摆控制器设计与仿真30 4.2.1LQR控制器设计及算法仿真30 4.2.2状态空间极点配置控制设计及仿真31 4.2.3小结32 5三级直线倒立摆系统建模分析与仿真34 5.1二级倒立摆模型分析34 5.1.1三级倒立摆稳定性分析39 5.1.2能控性能观性分析39 5.2三级直线倒立摆控制器设计与仿真40 5.2.1LQR控制器设计及算法仿真40 5.2.2状态空间极点配置控制设计及仿真41 5.2.3小结43 6总结与展望44 参考文献45 致谢46 设计（）知识产权声明47 设计（）独创性声明48 附录49 1.直线倒立摆装配图 2.控制算法源程序代码