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倒立摆控制是一个经典的控制平衡问题。作为一个自然不稳定系统,倒立摆一直被用作实时控制系统实验的控制设备。对于倒立摆的稳定控制相当困难,对控制领域的研究者来说是一个极具挑战性的难题。 本论文的主要目标是设计和建造一个基于数字信号处理器(DSP)的计算机控制系统来控制倒立摆的平衡。论文中用到的控制理论主要是线性控制理论和反馈控制理论。 本论文首先阐述了倒立摆系统控制的研究发展过程和现状;随后详细介绍了一级和二级倒立摆系统的动力学建模过程,并用MATLAB对倒立摆的运动特性进行了仿真。然后研究了倒立摆系统的各种控制策略,以MATLAB和SIMULINK为基础,做了大量的仿真研究工作,比较了各种控制方法的效果。并基于Lyapunov的二次型稳定理论,提出了一种新的控制方案,以实现倒立摆的大范围稳定。 本论文还设计了基于DSP的计算机控制系统。详细介绍了DSP硬件电路设计和外围电路设计,用C和汇编语言编写了系统的控制软件,并进行了软硬件联合调试。 最后,对本论文进行了总结,对下一步要进行的工作提出了自己的设想。 整个论文的完成。以一定的理论为基础,既有数学模型的推导,方法理论的探讨,又有实际控制系统设计过程,而且研究对象相当典型,故本课题有重大的理论意义和实际意义。