1、“.....这类方法对二级的倒立摆线性化后误差较小模型较简单控制时，可以解决常规倒立摆的稳定控制问题。但对于像非线性较强模型较复杂的多变量系统三四级以及多级倒立摆线性系统设计方法的局限性就十分明显，这就要求采用更有效的方法来进行合理的设计。预测控制和变结构控制方法由于线性控制理论在倒立摆控制中的局限性，使得研究者不得不去寻求更加有效的控制方法，于是先后开展了预测控制变结构控制和自适应控制的研究。预测控制是种优化控制方法，强调的是模型的功能而不是结构。变结构控制是种非连续控制，可将控制对象从任意位置控制到滑动曲面上仍然保持系统的稳定性和鲁棒性,但是系统存在颤抖。预测控制变结构控制和自适应控制在理论上有较好的控制效果，但由于控制方法复杂成本也高，不易在快速变化的系统上实时实现。智能控制方法在倒立摆系统中用到的智能控制方法主要有神经网络控制模糊控制仿人智能控制拟人智能控制和云模型控制等。神经网络控制神经网络能够任意充分地逼近复杂的非线性关系，能够学习与适应严重不确定性系统的动态特性......”。

2、“.....故有很强的鲁棒性和容错性也可将学习算法和神经网络有效结合，实现状态未离散化的倒立摆的无模型学习控制。但是神经网络控制方法存在的主要问题是缺乏种专门适合于控制问题的动态神经网络，而且多层网络的层数隐层神经元的数量激发函数类型的选择缺乏指导性原则等。模糊控制经典的模糊控制器利用模糊集合理论将专家知识或操作人员经验形成的语言规则直接转化为自动控制策略通常是专家模糊规则查询标，其设计不依靠对象精确的数学模型，而是利用其语言知识模型进行设计和修正控制算法。常规的模糊控制器的设计方法有很大的局限性，首先，难以建立组比较完善的多维模糊控制规则，即使能凑成这样组不完整的粗糙的模糊控制规则，其控制效果也是难以保证的。但是模糊控制结合其他控制方法就可能产生比较理想的效果。拟人智能控制模糊控制神经网络控制等智能控制理论的问世促进了当代自动控制理论的发展。然而，基于这些智能控制理论所设计的系统往往需要庞大的知识库和相应的推理机，不利于实现实时控制。这又阻碍了智能控制理论的发展......”。

3、“.....拟人智能控制的核心是“广义归约”和“拟人”。“归约”是人工智能中的种问题求解方法。这种方法是将等求解的复杂问题分解成复杂程度较低的若干问题集合，再将这些集合分解成更简单的集合直线,倒立,稳定,不乱,控制,节制,算法,设计,毕业设计,全套,图纸本文首先利用牛顿力学分析的方法和拉格朗日法建立了直线级二级三级倒立摆实物系统的线性状态方程，并在此基础上分析了该系统是不稳定的，同时又是能控的和能观的。基于此本文设计了直线倒立摆系统的机械本体部分，研究了直线级二级三级倒立摆系统的和状态空间极点配置控制算法，同时利用对各个算法进行分析，由仿真结果表明对于像倒立摆这样的非线性模型，通过对其数学模型的建立，设计相应的控制器,并对其实现控制是可行的。关键词直线倒立摆状态空间极点配置目录绪论.前言.倒立摆系统研究背景及意义.国内外倒立摆控制研究发展及现状.本文主要工作倒立摆机械系统设计及实现.倒立摆简介.倒立摆工作特性和工作原理工作特性系统工作原理......”。

4、“.....级倒立摆模型分析系统可观可控性分析系统阶跃响应分析.级直线倒立摆控制器设计与仿真控制器设计及算法仿真控制器设计及算法仿真状态空间极点配置控制设计及仿真小结二级直线倒立摆系统的建模分析与仿真.二级倒立摆模型的分析二级倒立摆稳定性分析能控性能观性分析.二级直线倒立摆控制器设计与仿真控制器设计及算法仿真状态空间极点配置控制设计及仿真小结三级直线倒立摆系统建模分析与仿真.二级倒立摆模型分析三级倒立摆稳定性分析能控性能观性分析.三级直线倒立摆控制器设计与仿真控制器设计及算法仿真状态空间极点配置控制设计及仿真小结总结与展望参考文献致谢毕业设计论文知识产权声明毕业设计论文独创性声明附录绪论.前言倒立摆系统是个非线性自然不稳定系统，是进行控制理论教学及开展各种控制策略的理想验证平台。倒立摆系统的高阶次不稳定多变量非线性和强藕合等特性，使得许多现代控制理论研究人员直将它视为最佳的理论方法验证试验研究对象，不断从研究倒立摆控制中发掘出新的控制方法......”。

5、“.....倒立摆系统在控制过程中能有效地反映控制中的许多关键问题，如非线性问题系统的鲁棒性问题随动问题镇定问题及跟踪问题等。作为个实验装置，形象直观，结构简单，构件组成参数和形状易于改变，成本低廉。倒立摆系统的控制效果可以通过其稳定性直观地体现，也可以通过摆杆角度小车位移和稳定时间直接度量，其实验效果直观显著。.倒立摆系统研究背景及意义对倒立摆系统的研究不仅仅在其结构简单原理清晰易于实现等特点，而且作为典型的多变量系统，可采用实验来研究控制理论中许多方面的问题。在稳定性控制问题上，倒立摆既具有普遍性又具有典型性。倒立摆的典型性在于，倒立摆系统作为个控制装置，它结构简单价格低廉，便于模拟和数字多种不同的方式控制，通过引入适当的控制方式使之成为个稳定的系统，而且当种新的控制理论和方法提出以后，在不能用理论加以严格证明时，可以考虑通过倒立摆装置来验证其正确性和实用性......”。

6、“.....从日常生活中所见的任何重心在上支点在下的控制问题，到空间飞行器和各类伺服云台的稳定，都和倒立摆的控制有很大的相似性。，运行结果为通过在中进行编程，得到以下仿真图图系统响应曲线改变极点，取，得到状态反馈增益矩阵，得到仿真图图系统响应曲线从仿真图中可以看出系统基本上可以在短时间内实现稳定，说明这种算法具有可行性。小结通过应用三种不同的控制算法分别对直线级倒立摆进行了稳摆控制，由仿真实验可知，三种常用方法都可以使摆杆进入稳定状态。如何快速的进入稳定状态仅仅由它们的参数选择决定。在控制算法中，比例系数主要影响超调量和响应时间，积分系数主要影响静差和超调量，微分系数主要影响系统的调节时间。其中，若初始位置较大，必须有很大的改动才能明显看出摆杆运动曲线的变化，积分系数也样，微分系数则相对于只要有很小的变化就可以使摆杆运动曲线产生明显变化。三个系数过大或过小都会使系统震荡甚至发散，为了达到理想的控制效果需要根据调节者的经验，不断调整得到。控制算法中，最终决定控制效果的是，矩阵，其中矩阵常设定为......”。

7、“.....极点控制算法中控制系统的稳定性和动态性能指标很大情况上取决于其闭环系统的零极点分布情况，根据极点计算出最佳的状态反馈矩阵。取不同的极点对应不同的状态反馈矩阵，不同的控制效果。极点的选择没有什么规律，般必须同时有实部和虚部否则系统不稳定。总的来说，三种控制方法都可以实现直线级倒立摆的稳定控制且控制效果非常好，控制中摆杆的角度与角速度小车位置及速度控制效果较好而控制中可以比较好地控制住摆杆且响应速度较快超调量较小，但是对小车的控制效果却稍差些。中须根据调节者的经验参考初始位置进行调整，初学者比较费时费力。中矩阵的选定可根据其摆杆的运动曲线及要求进行相应调整，调节过程有规律容易掌握。极点配置法中需要不断改变其极点位置才可以实现其最佳的控制效果，调整略微复杂。二级直线倒立摆系统的建模分析与仿真.二级倒立摆模型的分析为简化系统，我们在建模时忽略了空气阻力和各种摩擦，并认为摆杆为刚体。二级倒立摆的组成如图.所示图.直线二级倒立摆物理模型系统模型各相关参数定义如表......”。

8、“.....摆杆的质量.质量块的质量.摆杆转动轴心到杆质心的长度.摆杆转动轴心到杆质心的长度.摆杆与竖直方向的夹角摆杆与竖直方向的夹角小车的位置作用在系统上的外力重力加速度.表.系统模型参数利用拉格朗日方程推导运动学方程.式.中为拉格朗日算子，为系统的广义坐标，为系统动能，为系统势能。拉格朗日方程由广义坐标和表示为之后进行直线轴座装配。两个直线轴承外端用孔用弹簧挡圈固定，内端用铝环代替孔用挡圈固定，降低了加工难度。下图为小车部分的剖面图图.小车部分剖面图传动部分设计.同步带轮装置的设计及装配为了使小车往复运动灵活，提高系统精度，系统选择齿间距为毫米的同步带。同步带通过两个皮带轮装置联结以减少直接作用在电机轴的作用力，使整个系统更稳定。.电机与同步带装置连接装置为了降低皮带轮与电机轴装配的同心度要求，电机和皮带轮之间用联轴器联结。这种设计保证了电机轴不受额外扭矩的作用。步进电机选择步进电机是倒立摆系统中的唯动力原件，对整个系统至关重要。步进电机的选型主要是依据其功率转矩和步距角......”。

9、“.....从电动机角度考虑，电动机受到的主要负载为摩擦负载和惯性负载，摩擦负载主要来源于作直线运动的倒立摆小车被控对象与运行轨道的摩擦力传动装置同步带和齿轮之间的摩擦力，惯性负载除了电动机转子的惯性力外，还有摆和小车以及齿轮的惯性力，忽略齿轮的惯性力，现分别计算其它负载力全部折算到电机轴上。电机启动加速力矩式中电机启动加速力矩.电机自身惯量与负载惯量电机所需达到的转速电机升速时间摩擦负载力矩式中导轨摩擦折算至电机的转矩.摩擦系数η传递效率与同步带相啮合的齿轮半径.切削力矩估算电机输出的总力矩所以在这里由于忽略了同步带与齿轮之间的摩擦及摆杆的惯性力矩，所以对电机的选择能满足控制精度的要求能满足负载转矩的要求满足惯量的匹配原则应考虑到这些中间因素应该使得所选电机的额定输出功率估算值的倍。故在实际选型中选择了型号的混和式步进电机。其参数如下电压.电流.步距角转子转动惯量.重量.最大静转矩.与此步进电机配套的驱动器为，驱动模块特点有适用于电压范围宽。采用恒流斩波，双极性全桥式驱动......”。