倒立摆远程控制系统的研究

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远程控制就是在网络环境下,实现对远端控制对象的监测和控制,是计算机网络与控制领域的结合。倒立摆系统是一种典型的多变量、不稳定的系统,倒立摆系统的特殊性使它成为控制领域典型的研究工具。远程控制倒立摆是控制理论与计算机网络技术结合的研究,这一研究具有一定的价值,经过验证好的控制技术可以被很多控制对象应用。本论文在实验室环境下以直线一级倒立摆为控制对象,对其进行远程控制的研究,论文的主要研究内容为:  首先,本论文采用型号为REI-LIP-S的便携式直线一级倒立摆作为实验工具进行研究,在原有的一级倒立摆的摆杆上,添加一个质量分布均匀的小圆柱放在在摆杆的一定位置,根据牛顿-欧拉定律建立新的数学模型,通过对其进行可控性分析得出,小圆柱在摆杆的任意位置,均可控。  其次,研究并设计状态空间极点配置控制器,通过MATLAB仿真验证了所计算的状态反馈增益矩阵的值可以使倒立摆稳定。由于神经网络算法具有很好的自适应能力、鲁棒性好等优点,采用神经网络控制算法可以更好地满足远程控制精度高、动态性能好的要求,并通过加入BP神经网络控制算法来解决网络中的延迟问题。  然后,研究并设计了基于MATLAB平台的客户端和服务器端。由于UDP具有良好的维护性能和传输快速性,于是选择UDP通信方式在客户端和服务器端之间进行数据传输,并通过分析数据包处理与等待时间的关系、以及丢包率,估算出缓冲区的大小,有效的避免了数据传输中的丢包问题。通过观察倒立摆远程效果可知,利用MATLAB平台设计客户端和服务器端来远程控制倒立摆是可行的。
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